9月16日,，化學(xué)化工與材料學(xué)院許輝教授領(lǐng)導(dǎo)的磷基光電功能材料科研團(tuán)隊(duì)在美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)AAAS出版的《Science Advances》上發(fā)表了題為“基于場(chǎng)誘導(dǎo)溶劑效應(yīng)的變色熱激發(fā)延遲熒光二極管”（Allochroic thermally activated delayed fluorescence diodes through field-induced solvatochromic effect）的研究論文,。
有機(jī)電致發(fā)光變色器件（Allochroic organic light-emitting devices, AOLEDs）是一種獨(dú)特的OLEDs,，其發(fā)光顏色依賴(lài)于施加電壓,。因此,，它們可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光顏色信號(hào),，是一類(lèi)完美的肉眼信息識(shí)別器,。常見(jiàn)的AOLEDs是通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)光層的復(fù)合區(qū)域或改變能量傳遞過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電致發(fā)光光譜的調(diào)控,。但是,，復(fù)合區(qū)域或能量傳遞的改變常常引起激子復(fù)合,、猝滅等過(guò)程的變化，從而降低此類(lèi)器件的電致發(fā)光性能、重復(fù)性和應(yīng)用價(jià)值,。因此,，如何實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光性能達(dá)到實(shí)用要求（如，亮度超過(guò)1000 cd m-2和外量子效率達(dá)到10%等）的AOLEDs仍然是本領(lǐng)域所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一,。
近年來(lái),，熱激發(fā)延遲熒光（TADF）器件由于其100%的激子利用率、低成本及環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注,。大多數(shù)的TADF發(fā)光體是基于具有強(qiáng)分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移相互作用的給受體結(jié)構(gòu),，因此都表現(xiàn)出明顯的溶劑變色效應(yīng)。當(dāng)OLEDs采用摻雜型發(fā)光層時(shí),，對(duì)發(fā)光層中的發(fā)光客體而言,，主體基質(zhì)實(shí)際上起著固體溶劑的作用。因此,，主體材料的分子極性將直接影響TADF器件的發(fā)光顏色,。
基于這一考慮，黑龍江大學(xué)許輝教授領(lǐng)導(dǎo)的磷基光電功能材料課題組開(kāi)發(fā)了一類(lèi)具有全新工作原理的TADF變色器件,。他們?cè)O(shè)計(jì)合成了一種咔唑-膦氧分子3,6-二叔丁基-1,8-二（二苯基膦氧基）-9H-咔唑（3,6-di-tert-butyl-1,8-bis (diphenphosphoryl)-9H-carbazole,tBCzHDPO）,。這一分子存在兩種不同極性的構(gòu)象，利用分子內(nèi)氫鍵的形成來(lái)改變分子構(gòu)象,，就能調(diào)控其分子極性,。并且，極性的變化可通過(guò)電致發(fā)光過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱來(lái)實(shí)現(xiàn),，從而賦予了tBCzHDPO場(chǎng)誘導(dǎo)極性變化的特性,。以tBCzHDPO為主體，以常用藍(lán)光TADF染料DMAC-DPS為客體所構(gòu)建的器件表現(xiàn)出典型的電致發(fā)光變色行為,。隨著電壓增加,，其發(fā)光從藍(lán)綠光逐漸變?yōu)樯钏{(lán)光，波長(zhǎng)變化范圍達(dá)到20 nm,，色坐標(biāo)y變化超過(guò)0.1,。同時(shí)，這一變色器件具有優(yōu)異的電致發(fā)光性能,，最大外量子效率達(dá)到15%,。特別值得注意的是，此器件發(fā)光變色幅度具有顯著的電壓依賴(lài)特性,，而且變色過(guò)程不可逆,。因此，該器件可被進(jìn)一步應(yīng)用于可視化加密信息存儲(chǔ)器件中,，在特定電壓下實(shí)現(xiàn)加密寫(xiě)入,，并可在不同電壓下根據(jù)不同的發(fā)光顏色實(shí)現(xiàn)肉眼識(shí)別信息。另外，由于變色過(guò)程的不可逆性,，當(dāng)加過(guò)高電壓時(shí)所有信息將被永久清除,，從而實(shí)現(xiàn)保密性更強(qiáng)的信息存儲(chǔ)和顯示,。
該類(lèi)基于“電致溶致變色效應(yīng)”原理的新型電致發(fā)光變色器件所展現(xiàn)出的全新特性為解決變色器件穩(wěn)定性和電致發(fā)光性能差等關(guān)鍵問(wèn)題提供了一條可行途徑,，并且在加密信息存儲(chǔ)方面表現(xiàn)出了獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和巨大的應(yīng)用價(jià)值。
許輝教授領(lǐng)導(dǎo)的磷基光電功能材料課題組主要開(kāi)展功能磷化學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究,，特別是在芳香膦氧主客體材料及其超低壓驅(qū)動(dòng)全色電致發(fā)光器件和雙發(fā)射電致發(fā)光材料構(gòu)筑及其高效器件等方向的研究處于國(guó)際前沿水平,。在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了單一主體超低壓驅(qū)動(dòng)白光電致磷光和熱激發(fā)延遲熒光器件，多次刷新藍(lán)光電致磷光和熱激發(fā)延遲熒光器件最低驅(qū)動(dòng)電壓記錄,，填補(bǔ)了普適性全色高效熱激發(fā)延遲熒光主體材料等研究空白,，提出了基于銅配合物等體系的雙發(fā)射電致發(fā)光材料設(shè)計(jì)構(gòu)想并成功驗(yàn)證。所制備的DPEPO,、DBFPPO和SFXSPO等代表性芳香膦氧主體材料得到國(guó)內(nèi)外同行的廣泛認(rèn)可并被商品化,，其中DPEPO已成為藍(lán)光熱激發(fā)延遲熒光器件的主流主體材料，已在400余篇SCI論文工作中被采用,。課題組已發(fā)表SCI收錄論文80余篇,，其中在Sci. Adv.（1篇）、J. Am. Chem. Soc.（2篇）,、Angew. Chem. Int. Ed.（2篇）,、Adv. Mater.（7篇）四種頂尖期刊上發(fā)表研究論文12篇，在影響因子5-10之間的36篇,，另在Chem. Soc. Rev.和Coordin. Chem. Rev.上發(fā)表綜述論文2篇,。研究成果他引近3000次，ESI高被引論文8篇,。
該項(xiàng)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委,、黑龍江省科技廳和黑龍江省教育廳的資助。論文第一作者為化學(xué)化工與材料學(xué)院韓春苗副教授,，在讀博士研究生段春波為共同第一作者,，黑龍江大學(xué)為唯一完成單位。
圖1基于tBCzHDPO主體的AOLEDs變色原理圖和器件照片及其色坐標(biāo)隨電壓變化趨勢(shì),。照片展示了以8 V寫(xiě)入和4 V讀取的可視化信息存儲(chǔ)過(guò)程,。右下角給出了器件的變色理論模型，即場(chǎng)致構(gòu)象變化所引起的高達(dá)4.59 D的極性變化是器件能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定高效變色的根本原因,。（Allochroic mechanism, device photos and CIE variation during voltage change oftBCzHDPO-based AOLEDs. Photos show the visible information storage process by 8 V writing and 4 V reading. The allochroic mechanism is revealed at bottom right corner, namely the polarity variation as high as 4.59 Debye induced by field-induced conformation transformation is the essential reason of the stable and efficiency allochroic performance for the devices.）
Han, C.; Duan, C.; Yang, W.; Xie, M.; Xu, H., Allochroic thermally activated delayed fluorescence diodes through field-induced solvatochromic effect.Sci. Adv.2017,3, (9), e1700904.
http://advances.sciencemag.org/content/advances/3/9/e1700904.full.pdf
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