维度网讯，中国研究人员Ying Fu及其团队开发了一种结构调控的芘-咪唑分子系统，通过精确的激发态工程提升了深蓝色有机发光二极管（OLED）的电致发光性能。该研究在不引入全新分子骨架的前提下，在供体–π–受体框架内采用了连接位置调控策略，合成并直接比较了具有相同供体和受体单元的对位连接异构体p-PyI-PBO与间位连接异构体m-PyI-PBO，建立了清晰的结构–光物理–器件关系，阐明了连接位置对分子构象、局域激发/电荷转移（LE/CT）平衡、HLCT特性以及激子利用率的影响。

理论计算显示，p-PyI-PBO在T₃和T₄态表现出混合的LE/CT特性，其S₁–T₃能隙为0.12 eV，S₁–T₄能隙为0.16 eV；而m-PyI-PBO在T₂态表现出HLCT特性，S₁–T₂能隙更小，为0.09 eV，表明它拥有更有利的反向系间窜越（RISC）通道。自旋轨道耦合（SOC）分析进一步证实了这些发现：p-PyI-PBO的⟨T₃|ĤSOC|S₁⟩值为0.1204 cm⁻¹，⟨T₄|ĤSOC|S₁⟩值为0.0860 cm⁻¹；m-PyI-PBO的⟨T₂|ĤSOC|S₁⟩值为0.1308 cm⁻¹，显示出更强的单重态–三重态耦合。同时，两者较大的S₁–T₁能隙（约0.64–0.91 eV）有效排除了传统热激活延迟荧光（TADF）机制。

飞秒瞬态吸收（fs-TA）光谱测量（激发波长为320 nm）揭示了m-PyI-PBO在溶液中的动力学过程：基态漂白信号出现在320–370 nm范围，来自S₁的受激发射信号在400–460 nm，激发态吸收信号则位于460 nm以上，证实了动力学以S₁态为主导。在544 nm处的动力学分析得到两个衰减分量：τ₁为8.97 ps，归因于超快激发态弛豫；τ₂为4.09 ns，对应荧光衰减。在560–600 nm范围内的瞬态特征表明存在更高激发态，可能涉及快速的S₁→Tₙ系间窜越或单重态–三重态平衡，确认发射主要来自具有HLCT特性的直接布居单重态。

器件测试中，非掺杂的m-PyI-PBO OLED实现了9.52%的最大外量子效率（EQE），具备深蓝色发射并在高亮度下表现出最低的效率滚降。掺杂器件的性能进一步提升，最大EQE达到13.22%，深蓝色CIE坐标为(0.16, 0.06)，激子利用率约为79.7%，并展现出优先的水平偶极取向。

研究人员指出，该成果是在不扩展π共轭或引入重原子效应的条件下，基于芘-咪唑（PyI）的发光材料取得的重要进展。这项研究强调了精确的连接位置调控在激活此前未充分利用的激发态路径方面的有效性。通过实现热激子辅助的三重态到单重态转换，同时保持深蓝色纯度和器件稳定性，该策略为高效深蓝色荧光OLED提供了一种可推广的分子设计方法。