近日，九游（中国）一站式服务官网功能纳米与软物质研究院（FUNSOM）的张晓宏教授团队与合作者在《自然·材料》（Nature Materials）上，发表了题为“Achieving small
singlet–triplet energy gaps in polycyclic heteroaromatic emitters”的研究论文。
该论文发展了一种可以描述杂原子掺杂的多环稠合结构（PHA）类发光材料降低ΔES1T1的普适理论模型，并成功应用于高效有机电致发光器件（OLED）的材料设计中，实现了高性能的窄谱带电致发光。论文以九游官网为第一单位发表，共同第一作者为九游（中国）一站式服务官网博士后Rajat Walia、博士研究生熊鑫以及副教授范孝春，通讯作者为九游（中国）一站式服务官网张晓宏教授、陈先凯教授、王凯教授以及日本九州大学的Chihaya Adachi教授。
PHA材料应用于OLED器件中，有望满足超高清显示所需的高效率与高色纯度发光特性。然而，传统的理论不能合理解释这类PHA发光材料为何能够实现小的单-三重态能隙（ΔES1T1），这导致该类材料的理性设计面临重大挑战。
为解决上述问题，张晓宏团队联合Chihaya Adachi，率先提出了一种描述PHA发光材料降低ΔES1T1的理论新模型。该研究阐明了刚性稠合骨架结构实现小ΔES1T1的分子设计基本原则：同时降低HOMO-LUMO交换能和LUMO+1-LUMO能级差。研究团队通过大量实例验证了其普适性及有效性。基于此模型设计合成的蓝光PHA发光材料，成功实现了与理论模型预测高度符合的极小ΔES1T1（0.02 eV），并在OLED器件中实现了接近40%的最大外量子效率以及极小的效率滚降。这项工作阐明了PHA发光材料“小ΔES1T1”的起源，为面向超高清显示的OLED材料的设计发展开辟了新路径。
传统单电子激发模型（左）与新提出的多电子激发模型（右）比较
新模型指导下的明星分子IV-DABNA及OLED器件性能
