海大团队实现稳定自由基本征绿光发射

11月1日，记者从海南大学获悉，该校材料科学与工程学院艾心团队与南京工业大学彭其明团队合作，成功制备并分离出两种具有本征绿光发射的稳定三苯甲基自由基，在稳定自由基短波长发光研究方面取得进展。该成果为兼顾自由基稳定性与高能量双线态发射提供了新思路和新材料体系，相关论文发表于国际学术期刊《德国应用化学》。 自由基是含有未成对电子的分子。在有机发光二极管（OLED）中，发光自由基具有独特的理论优势：注入的电荷可全部转化为光子，内量子效率理论上可达100%。然而，稳定自由基的本征发光长期局限于橙黄光、红光乃至近红外波段。要“蓝移”到绿光这样的高能量区间，激发态能量必须显著抬高，而高能量的激发态往往更不稳定，分子降解风险随之上升，这正是该领域长期难以逾越的障碍。 瞄准这一难题，团队在三苯甲基骨架的苯环邻位引入氟原子，同时在对位保留氯原子或溴原子，构建出两种新型自由基——相当于在分子的特定位置“嵌入”氟原子，把原本发橙黄至红光的自由基“推”进了绿光波段。多项测试证实，所观察到的绿光来自分子自身，而非降解产物或杂质。这也是首次在可分离的稳定三苯甲基自由基中实现本征绿光的双线态发射。 理论计算进一步揭示了其中的机理：氟原子的引入改变了分子内的电子分布，抬高了激发态能量，使发光波长缩短、进入绿光区间；与此同时，氟原子半径小，反而促使分子构型趋于平面化。平面化在一定程度上抵消了能量的抬升，而恰恰是这种“此消彼长”的平衡，把发光波长稳稳锁定在绿光区域，并呈现出较纯的色纯度。 在此基础上，团队还成功制备了有机发光二极管原型器件，初步验证了该材料的器件应用可行性。 “目前发光自由基材料的体系和发光颜色都十分有限。”艾心表示，这项工作实现了稳定三苯甲基自由基的绿光发射，经氟代修饰的分子体系还具备较好的后续修饰空间，拓宽了这类材料的发光颜色边界。下一步，团队将围绕绿光自由基的发光效率与稳定性持续优化，并进一步向更短波长的发光区间探索。