有机电致发光器件（oled）在现代生活中得到了广泛应用，逐步取代液晶成为显示的主流，所以开发下一代显示材料和技术非常的重要。而由于可以发射圆偏振发光（cpl），以手性发光材料为发光中心制备圆偏振oled（cp-oled）在未来的3d显示领域有重要的应用价值。在过去几年中，手性荧光材料包括聚合物和小分子、手性磷光金属配合物和手性热激活延迟荧光（tadf）材料都被应用于cp-oled中。由于单重态（s1）和三重态（t1）激子都可以通过反向系统间交叉（risc）过程获得利用，器件具有较高的性能，而无需贵金属的特点，手性tadf材料备受关注。
不对称因子（g）是衡量其cpl性能的关键，而一般的手性发光材料由于是电偶极跃迁允许、磁偶极跃迁禁阻，从原理上手性发光材料普遍g因子小。同时，目前手性tadf材料的构建大多采用的是手性微扰的策略，即通过不参与发光过程的手性中心结合相应的电子给-受体(d-a)结构。这种策略虽然容易构筑手性tadf材料，但手性中心对材料圆偏振发光性能的影响十分有限，g值普遍较小，限制了相关材料在平面3d显示中的应用。因此，通过设计新型的手性源和手性tadf材料来提高材料的g因子，并制备高性能的cp-oled器件十分重要。
最近，研究院郑佑轩教授和王毅教授团队开发了新型的(r/s)-联萘砜基为手性源和电子受体基团，然后引入三个手性电子给体基团叔丁基咔唑、吖啶和酚恶嗪，得到了三个手性tadf材料(rac)-bpstcz、(rac)-bpsdmac和(rac)-bpspx，在甲苯溶液中的发射光谱峰位置分别为434、462和509 nm，属于深蓝光、纯蓝光和纯绿光材料。由于三个材料的单线态-三线态之间的能级差（δest）只有0.11、0.095和0.06 ev，表明其具有较快的反系间穿越速率和高的发光效率。在除氧甲苯溶液中(rac)-bpstcz、(rac)-bpsdmac和(rac)-bpspx的光致发光效率分别为30%、41%和55%，而在掺杂薄膜中提高到69%、74%和88%，表明了其在高性能oled器件中的应用潜力。
三个内消旋材料经过手性拆分得到了三对对映体(r/s)-bpstcz、(r/s)-bpsdmac和(r/s)-bpspxz，并显示了镜像对称的圆二色（cd）吸收和cpl发射光谱。在甲苯溶液中的gpl因子分别为-4.9/ 4.3×10-4、-4.6/ 5.2×10-4和-6.7/ 6.1×10-4，而在掺杂薄膜中由于分子之间的规律排列提高到-5.2/ 6.0×10-3, -3.0/ 3.0×10-3, -4.9/ 5.1×10-3。制备的cp-oled器件d-(s/r)-bpstcz、d-(s/r)-bpsdmac和d-(s/r)-bpspxz的gel因子分别高达 6.2/-5.5×10-3、 7.1/-6.4×10-3和 8.8-8.5/×10-3，高于大多数报道的基于手性tadf材料的器件数值。同时，基于bpspxz的器件的外量子效率最大能够达到28.5%，并且具有较小的效率滚降。
综上所述，我们的研究结果表明新开发的 (r/s)-联萘砜基手性源在设计合成高性能手性tadf材料和制备cp-oled器件领域有重要的应用价值。该工作以“chiral sulfonyl binaphthalene-based thermally activated delayed fluorescence materials for circularly polarized electroluminescence”为题发表于adv. opt. mater. (2024, 12, 230273)。
