I TADF-OLED blu devono affrontare problemi di riduzione dell'efficienza e di degrado dei materiali più pronunciati rispetto alle loro controparti verdi e rosse, a causa della formazione di eccitoni ad alta energia attraverso reazioni bimolecolari di stati eccitati di lunga durata.

Per aprire la strada alle future applicazioni TADF-OLED, è fondamentale sviluppare molecole TADF blu avanzate con durate degli eccitoni estremamente brevi, idealmente su scala di nanosecondi. Ottenere contemporaneamente un'elevata resa quantica della fotoluminescenza (PLQY), una durata degli eccitoni ultrabreve e un'estinzione della concentrazione soppressa nei materiali TADF è auspicabile ma impegnativo.

In uno studio pubblicato su Advanced Materials , un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Lu Canzhong del Fujian Institute of Research on the Structure of Matter dell'Accademia cinese delle scienze ha segnalato una nuova strategia per la progettazione di materiali TADF blu ad alte prestazioni e ha sviluppato un materiale TADF blu con elevata efficienza di emissione, durata dell'emissione in nanosecondi e soppressione efficace dell'estinzione della concentrazione, consentendo la realizzazione di OLED blu drogati e non drogati ad alte prestazioni.

I ricercatori hanno progettato e sintetizzato una molecola TADF di tipo accettore-donatore-accettore (A-D-A), vale a dire 2BO-sQA, contenente un donatore di dispirofluorene-chinolinoacridina (sQA) e due accettori cofacciali di triarilboro (BO) a ponte di ossigeno che sono quasi ortogonali all'sQA donatore.

Questa struttura molecolare unica facilita il raggiungimento di un gap energetico singoletto-tripletto estremamente stretto, accelerando così l'attraversamento inverso dell'intersistema e ottenendo durate di emissione ultrabrevi. Una durata della fluorescenza ritardata così breve è rara nei materiali TADF ad alta efficienza e si prevede che sia utile nel mitigare l'annichilazione degli eccitoni nello strato emittente e nel sopprimere il roll-off dell'efficienza a livelli elevati di luminanza.

La rigidità molecolare e le interazioni intramolecolari inibiscono efficacemente anche le transizioni non radiative, garantendo un'elevata efficienza di emissione. La rigida architettura molecolare A-D-A tridimensionale può sopprimere efficacemente l'aggregazione causata dall'estinzione delle emissioni ad elevate concentrazioni di drogaggio. I film contenenti 2BO-sQA, con concentrazioni che vanno dal 10% in peso al 100% in peso, mostrano PLQY elevati dal 99% all'86%.

Gli OLED che utilizzano 2BO-sQA come emettitore luminescente terminale hanno dimostrato eccellenti caratteristiche elettroluminescenti senza dipendenza significativa dalla concentrazione, mantenendo la massima efficienza quantica esterna (EQEmax) a oltre il 30% per concentrazioni di drogaggio comprese tra il 10 e il 70% in peso. Sorprendentemente, l'OLED blu non drogato ha raggiunto un EQE massimo record del 26,6% con un piccolo calo di efficienza del 14,0% con una luminanza di 1.000 cd m ^-2 .

Gli OLED a iperfluorescenza che utilizzano 2BO-sQA come sensibilizzatore e v-DABNA come drogante terminale hanno realizzato un'emissione blu intenso a banda stretta con EQE elevati fino al 32,3%. L'attenuazione dell'EQE a 1.000 cd m ^-2 è diminuito significativamente dal 40,1% per il dispositivo di controllo al 14,5% per l'OLED ad iperfluorescenza con il 40% in peso di 2BO-sQA, probabilmente attribuito alla breve durata dell'eccitone del sensibilizzatore.

Questi risultati hanno dimostrato il potenziale di 2BO-sQA come sensibilizzatore per ottenere OLED con iperfluorescenza blu intenso ad alte prestazioni.

Questo studio getta nuova luce sullo sviluppo di materiali TADF blu ideali che presentano contemporaneamente un'elevata efficienza di emissione, una durata degli eccitoni ultrabreve e un'estinzione della concentrazione soppressa, che sono altamente desiderabili per ottenere OLED blu ad alte prestazioni.