圆偏振有机发光二极管(CP-OLED)可通过合理设计的有机手性发射体直接产生左旋 / 右旋圆偏振光,无需依赖外置偏振组件,由此规避外置偏振元件引入的光损耗,进而减少眩光、提升显示对比度,在 3D 显示、高分辨率成像及自旋电子器件等领域展现出巨大应用潜力。然而,传统螺旋烯(helicene)分子因骨架内含有连续稠合苯环,导致分子内高频 C–C 键伸缩振动显著,引发电致发光光谱展宽问题,这一缺陷限制了其在高分辨率显示等对色纯度要求严苛领域的应用。尽管已有研究尝试将多重共振(MR)骨架与手性螺旋烯结合,以期协同提升 CP-OLED 的色纯度与手性响应性能,但多数绿光CP-OLED材料的电致发光半峰宽(FWHMEL)仍超过35 nm,难以满足高清显示对高色纯度的严格技术要求。

针对这一挑战,海角社区 李成龙教授团队提出一种新型分子工程策略:采用非连续稠合苯环的多重共振(MR)骨架替代连续稠合苯环构筑的螺烯。该策略可有效抑制高频C─C 键伸缩振动并增强短程电荷转移,从而实现高色纯度、CPL 活性与高效热活化延迟荧光(TADF)性能。该工作成功开发了一类基于非连续稠合苯环的BN[7]螺旋烯结构,实现了兼具窄谱带发射、高色纯度与强圆偏振发光特性的绿色CP-MR-TADF材料,其半峰宽低至25 nm,CIE坐标接近BT.2020绿光标准,器件最大EQE超过37%,gEL因子达8.5×10⁻3,有力推动了高色纯度圆偏振发光材料的发展。值得注意的是,该分子设计策略可进一步拓展至蓝光与红光发射波段,用于构建高色纯度-高手性-高效率协同的全彩圆偏振发光材料体系,从而满足下一代3D显示、高对比度成像等高端应用对全波段高性能CP-OLED材料的需求。综上,该工作提出的非连续稠合苯环构筑螺烯策略,为设计高性能窄谱带手性发光材料提供了普适性新范式,兼具重要的基础研究价值与广阔的产业化应用前景。

图1.(a)此前报道连续稠合苯环构筑CP-MR-TADF绿光分子及其性能表现.(b)非连续稠合苯环构筑CP-MR-TADF绿光分子设计思路及分子性能表现。

相关研究成果以“Pure-Green Circularly Polarized Multiple ResonanceThermally Activated Delayed Fluorescence Enantiomerswith Discontinuous Fused Benzene Rings”为题,发表在Advanced Materials(Adv. Mater. 2025, Doi:10.1002/adma.202511560)。海角社区 博士研究生李林杰为第一作者,海角社区 李成龙教授和新加坡国立大学许银才博士为共同通讯作者。

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//advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202511560