圆偏振有机发光二极管(CP-OLED)能够直接输出左旋或右旋圆偏振电致发光,在先进显示、立体成像和手性光电子学等领域具有重要潜力。螺旋烯具有天然的手性螺旋π共轭骨架,是构筑圆偏振发光材料的经典设计平台。多重共振热活化延迟荧光(MR-TADF)的短程电荷转移(SRCT)特征有效抑制激发态结构弛豫与振动耦合,为提升发光色纯度提供了有效途径。因此,将螺旋烯手性与MR窄带发光结合,是发展高色纯度CP-OLED的重要方向。然而,该类材料向长波长区域拓展时通常面临两个相互耦合的难题:一方面,发射红移往往伴随明显的光谱展宽,已报道长波长(>550 nm)螺烯型圆偏振多重共振热活化延迟荧光(CP-MR-TADF)器件的电致发光半峰宽(FWHM)多接近或超过50 nm;另一方面,螺烯骨架的构型稳定性不足,器件制备与工作过程中的热环境易引发消旋,导致手性光学性能衰减。理论上,全六元环稠合螺旋烯可通过更强的末端位阻实现更高的构型稳定性,但传统对位和间位B–π–B(para-/meta-B–π–B)拓扑常使五元环进入螺旋主骨架,限制了这一结构优势。
针对这一挑战,海角社区
李成龙教授团队联合加拿大英属哥伦比亚大学Zachary M. Hudson教授团队提出邻位B–π–B拓扑工程策略,以刚性吲哚并[2,3-c]咔唑(cpICz)为骨架平台,构筑了全六元环稠合的BN[7]螺烯型MR发射体(P/M)-DBN-cpICz;该设计通过邻位双硼拓扑将五元环约束从螺旋主骨架转移至分子外围,首次实现全六元环骨架的BN[7]螺旋烯MR体系,在强化螺旋构型刚性、大幅提升消旋势垒的同时完整保留MR骨架的SRCT特征,较小的基态/激发态结构弛豫与受限振动耦合,在长波长区域同步实现窄带发射与高构型稳定性。光物理性能上,(P/M)-DBN-cpICz在甲苯溶液中呈现558 nm明亮黄色发射,半峰宽仅23 nm,光致发光量子效率达到92%;经手性拆分得到的一对对映体表现出清晰的镜像圆二色与圆偏振光致发光信号,光致发光不对称因子分别为+2.2×10−3和−1.9×10−3;得益于全六元环稠合的刚性螺旋骨架,该分子的消旋能垒高达48.28 kcal mol−1,处于已报道[7]螺旋烯的领先水平,固体样品经250 ℃连续加热6天后手性光学性能仍保持稳定,展现出优异的构型热稳定性。器件应用中,基于该分子的真空蒸镀CP-OLED在572 nm处实现窄带圆偏振电致发光,半峰宽仅29–30 nm,电致发光不对称因子分别为+2.1×10−3和−2.3×10−3,是目前长波长区域首例电致发光半峰宽≤ 30 nm的螺旋基CP-MR-TADF器件。该研究建立了B–π–B连接拓扑、螺旋骨架稠合模式与发射波长、光谱半峰宽及构型稳定性之间的构效联系,为长波长高稳定性圆偏振MR-TADF材料提供了可迁移的拓扑工程设计思路。

图1.代表性长波长CP-MR-TADF螺旋烯及本工作提出的ortho-B–π–B全六元环BN[7]螺旋烯设计策略。
相关研究成果以“An Ortho-B−π−B-Fused All-Six-Membered BN[7]Helicene for Narrowband Circularly Polarized Luminescence with Robust Configurational Stability”为题,发表在Journal of the American Chemical Society(J.Am.Chem.Soc.2026.148, 34877–34887. DOI: 10.1021/jacs.6c10817)。海角社区
博士后李林杰、博士研究生郭丽晓为共同第一作者,通讯作者为海角社区
李成龙教授、许银才博士以及加拿大英属哥伦比亚大学Zachary M. Hudson教授。
文章链接://www.semanticscholar.org/paper/An-Ortho-B%E2%88%92%CF%80%E2%80%93B-Fused-All-Six-Membered-BN%5B7%5DHelicene-Li-Guo/a0dec5a5442e81eda6cc624e88b98031d1a7be15