近日，南京郵電大學(xué)有機(jī)電子與信息顯示國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃維院士、解令海教授團(tuán)隊(duì)在有機(jī)納米烴（Organic NanoHydroCarbon, ONHCs）大環(huán)的設(shè)計(jì)、格子化合成及其寬帶隙紫外發(fā)光領(lǐng)域取得關(guān)鍵進(jìn)展。相關(guān)成果以“C-H-activated Csp2-Csp3 diastereoselective gridization enables ultraviolet-emitting stereo-molecular nanohydrocarbons with mulitple H···H interactions”為題發(fā)表在Nature Communications（《自然?通訊》）上。魏穎副教授和鐘春曉博士為論文共同第一作者，林進(jìn)義教授、解令海教授和黃維院士為共同通訊作者。
《自然·通訊》刊發(fā)有機(jī)電子與信息顯示國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃維院士團(tuán)隊(duì)解令海教授在有機(jī)納米格芳烴設(shè)計(jì)合成及其紫外發(fā)光領(lǐng)域研究進(jìn)展
柔性紫外發(fā)光器件在可穿戴發(fā)光、探測(cè)、光源、通信、醫(yī)療等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，然而目前能夠?qū)崿F(xiàn)高效、穩(wěn)定的紫外發(fā)光寬帶隙半導(dǎo)體多為無(wú)機(jī)類(lèi)半導(dǎo)體，難以滿(mǎn)足未來(lái)消費(fèi)電子等相關(guān)領(lǐng)域的需求。因此，創(chuàng)新分子設(shè)計(jì)平臺(tái)，開(kāi)展有機(jī)超寬帶隙（Eg > 3.6 eV）紫外發(fā)光材料的分子創(chuàng)制，對(duì)于柔性寬帶隙紫外發(fā)光材料與器件的發(fā)展具有重要意義。
發(fā)展構(gòu)筑紫外發(fā)光分子平臺(tái)的難點(diǎn)在于發(fā)光基團(tuán)鏈接過(guò)程會(huì)導(dǎo)致光譜紅移，特別是對(duì)于π-共軛基團(tuán)而言。例如，眾所周知的調(diào)控電子結(jié)構(gòu)的基本方法——給受體（D-A/p-n）策略、稠環(huán)化策略、梯形化策略、聚合化策略以及大環(huán)化策略等，這些構(gòu)筑策略均容易導(dǎo)致熒光光譜嚴(yán)重紅移，進(jìn)而導(dǎo)致原本在紫外區(qū)發(fā)光的構(gòu)筑單元形成上層次結(jié)構(gòu)后進(jìn)入可見(jiàn)光發(fā)射區(qū)域（> 400 nm）。此外，由于稠環(huán)芳環(huán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性導(dǎo)致的缺陷低能長(zhǎng)波發(fā)光、聚集誘導(dǎo)發(fā)光猝滅與紅移行為以及環(huán)應(yīng)變張力導(dǎo)致的發(fā)光光譜紅移等問(wèn)題，使得發(fā)展柔性超寬帶隙藍(lán)光和紫外光材料面臨前所未有的挑戰(zhàn)。
五類(lèi)單元格、三角風(fēng)車(chē)格及其有機(jī)納米格芳烴具體分子結(jié)構(gòu)圖
在上述背景下，黃維院士、解令海教授團(tuán)隊(duì)在大環(huán)化策略的基礎(chǔ)上，提出了納米格子化策略，建立了芴基格子化學(xué)及其分子平臺(tái)。在該工作中，突破傅克格子化學(xué)方法，提出了通過(guò)非共軛超位阻化的分子設(shè)計(jì)策略和C-H鍵活化的非對(duì)映選擇格子化方法來(lái)獲得具有高非對(duì)映選擇性、高發(fā)光不對(duì)稱(chēng)因子的紫外發(fā)光碳?xì)浼{米格子材料。一方面，可利用C-H鍵活化反應(yīng)中的過(guò)渡態(tài)釋放環(huán)張力并調(diào)控其立體構(gòu)型，以克服傅克格子化難以實(shí)現(xiàn)芴分子的2,9位連接的難題并實(shí)現(xiàn)碳?xì)鋸埩{米格子的高非對(duì)映選擇性合成；另一方面，可通過(guò)在分子骨架上引入sp3碳，利用其非共軛和非平面性克服光譜紅移以及差的成膜性問(wèn)題，來(lái)實(shí)現(xiàn)基于碳?xì)鋸埩{米烴的紫外發(fā)光。
基于上述思路發(fā)展的碳?xì)滏I活化格子合成方法，成功合成出了一類(lèi)特殊的大環(huán)，即由純粹碳?xì)湓亟M成的分子納米烴(MNHCs，圖一)。借助共軛阻斷抑制了發(fā)光光譜紅移，非平面三維立體構(gòu)型有效抑制了分子間發(fā)色團(tuán)的聚集。最終，不僅實(shí)現(xiàn)了紫外發(fā)光（發(fā)光峰位于356-393 nm）和高發(fā)光不對(duì)稱(chēng)因子（|glum|=0.012），而且基于該碳?xì)浼{米格的非摻雜有機(jī)發(fā)光二極管器件（OLED）還獲得了最高4.17%（λEL=386 nm，CIE: 0.17, 0.04）的外量子效率（圖二）。這代表著目前基于純碳?xì)浠衔镉袡C(jī)發(fā)光二極管器件的最高效率，同時(shí)也是大環(huán)化合物首次實(shí)現(xiàn)在紫外OLED中的應(yīng)用。這一結(jié)果不僅為開(kāi)發(fā)具有紫外發(fā)光和圓偏振發(fā)光的碳?xì)鋸埩{米大環(huán)材料提供一種可行的途徑，而且也驗(yàn)證了非共軛超位阻化的分子設(shè)計(jì)策略用于高效UV OLED發(fā)光層材料設(shè)計(jì)的可行性。
三角風(fēng)車(chē)格類(lèi)有機(jī)納米烴的物質(zhì)形態(tài)、圓偏振發(fā)光行為以及UV OLED
該項(xiàng)研究成果獲得了南郵材料科學(xué)與工程學(xué)院宋娟副教授的指導(dǎo)，華南理工大學(xué)王志明教授和婁敬麗博士，南京大學(xué)鄭佑軒教授的協(xié)助與支持，該研究與俄羅斯科學(xué)院克雷斯托夫溶液化學(xué)研究所高級(jí)研究員Ilya A. Khodov，西北工業(yè)大學(xué)柔性電子前沿科學(xué)中心以及河南省柔性電子產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院共同合作完成。該研究課題得到國(guó)家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目以及面上與青年項(xiàng)目、有機(jī)電子與信息顯示國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任基金、華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題等項(xiàng)目的資助。
（撰稿：解令海 初審：賴(lài)文勇 編輯：王存宏 審核：張豐）