概述
具有热激子机制的发光体被认为是有机发光二极管(oled)最有前途的候选体之一。在本研究中，通过将一对咔唑基团与一个9,9 ‘ -双蒽核结合，报道了一个具有热激子机制的深蓝色发射器，即2An-PCz。由于对称的分子结构和固有的局域激发特性，可以形成多个高程反向系统间交叉(hRISC)通道和大重叠的前沿分子轨道(FMOs)，促进了hRISC过程的快速进行，同时提高了辐射跃迁速率。结合独特的x填充模式带来的强发光性能，在非掺杂状态下实现了60.5%的高光致发光量子产率。引人注目的是，未掺杂的深蓝oled显示出10.50%的最大外量子效率(EQE)和最小的有效滚降，这是迄今为止基于热激子发射器的深蓝有机发光器件的最高值之一。磁电致发光(MEL)实验和瞬态电致发光测量证实了高EQE和抑制效率滚转，这归因于快速的“热激子”通道。
一些概念
热激子机制：
热激子机制是一种新型的发光机制，它利用高能三重态激子（热激子）的快速反向系间窜越（hRISC）过程，将能量转移到单重态激子，从而实现高效的电致发光。
三重态湮灭：
三重态湮灭（Triplet-Triplet Annihilation, TTA）, 是一种特殊的发光机制，它涉及两个三重态激子的相互作用。当两个三重态激子靠近时，它们可以发生湮灭，其中一个激子被湮灭，而另一个激子被激发到单重态。这个单重态激子随后可以发射光子，实现发光。
外部量子效率
外部量子效率(External Quantum Efficiency, EQE)是衡量OLED器件效率的关键指标，它表示器件将注入的电子-空穴对转化为光子的效率。
内部量子效率
内部量子效率 (Internal Quantum Efficiency, IQE) 是衡量OLED器件内部发光效率的指标，它表示器件内部产生的激子中，最终转化为光子的比例。
简并:
简并 (Degeneracy) 在量子力学中指的是具有相同能量的电子态。
前线轨道：
前线轨道(Frontier Molecular Orbitals，FMOs) 是指材料的最高已占据分子轨道 (HOMO) 和最低未占据分子轨道 (LUMO)。
在一般的计算结果图里面：
红色：通常表示轨道的符号为正，即电子云的密度较大。
蓝色：通常表示轨道的符号为负，即电子云的密度较小。
振子强度:
振子强度 (Oscillator Strength, f) 是一个描述分子中电子跃迁概率的物理量，它反映了分子吸收或发射光子的能力。
振子强度的意义：
跃迁概率：振子强度越大，电子跃迁的概率越高，即分子吸收或发射光子的能力越强。
光谱强度：振子强度与光谱强度成正比，即振子强度越大，光谱的强度越高。
影响振子强度的因素：
跃迁类型：不同类型的跃迁（例如π-π跃迁和n-π跃迁）具有不同的振子强度。
分子结构：分子结构会影响FMOs的能级和空间分布，从而影响振子强度。
溶剂效应：溶剂效应会影响分子的FMOs，从而影响振子强度。
自然跃迁轨道：
自然跃迁轨道（Natural Transition Orbitals, NTOs）是在分子轨道理论中用来描述电子激发过程中电子密度变化的一种量子化学概念。NTOs是由前线分子轨道（FMOs）发展而来的，它们提供了一种更加直观的方式来理解电子激发和光吸收过程。
磷光敏化剂：
磷光敏化剂是一种特殊的化合物或材料，它能够有效地将能量转移给磷光体，从而增强磷光体的发光效率。在光电子学和光化学中，磷光敏化剂的应用广泛，尤其是在有机发光二极管（OLEDs）、光动力治疗和生物标记等领域。
德斯特能量转移：
德斯特能量转移（Dexter energy transfer, DET）机理，即Dexter能量转移机理，是一种在分子间或分子内的能量转移机制。与Förster共振能量转移（FRET）不同，DET是一种通过电子交换相互作用实现的短距离能量转移过程。
以下是DET机理的几个关键点：
基本原理：
电子交换：DET涉及敏化剂和磷光体之间的电子交换相互作用。这种相互作用通常发生在非常短的距离内（小于1纳米）。
三重态-三重态湮灭：在DET过程中，敏化剂的激发三重态与磷光体的基态三重态之间发生相互作用，导致敏化剂的三重态被湮灭，同时磷光体被激发到三重态。
特点：
短距离：DET的能量转移效率随距离的增大迅速下降，因此它是一种短距离能量转移机制。
不需要光谱重叠：与FRET不同，DET不需要敏化剂的发射光谱与磷光体的吸收光谱之间有很好的重叠。
三重态参与：DET涉及三重态的参与，因此它通常发生在含有三重态能级的系统中。
作用机制：
激发态的敏化剂：敏化剂首先通过吸收光能被激发到三重态。
三重态-三重态相互作用：敏化剂的三重态与磷光体的基态三重态之间发生相互作用。
能量转移：通过这种相互作用，敏化剂的三重态能量被转移到磷光体，使其从基态跃迁到激发三重态。
磷光体的激发：磷光体随后可以通过内部转换或磷光辐射回到单重态，产生发光。
文章思路
作者一开始先是计算了一下2An-PCz的HOMO和LUMO，确定了电子态密度。然后发现HOMO的电子不仅富集在蒽上，也在旁边的咔唑上，认为这加强了电荷转移的速度（有LE态的产生，增加了通道）。同时，作者还算了一下自然跃迁轨道（NTOs），由Kasha规则和较小的振子强度判断出S2和T2的不合理，认为仅仅只是一个电荷转移态。
随后，作者又通过TD-DFT计算了一下各个能级之间的能量，得到T1和T3的能量差以及T2和T3的能量差为0.96eV和0.92eV，由此推断出较小的内转换，全部进行反系间窜越（hRISC），随后又根据单晶衍射得出2An-PCz晶体的结构为X聚集，并且平面上的距离较远，因此排除Dexter能量转移等因素干扰，激子都进行辐射跃迁。
作者为探究基于 2An-PCz 的非掺杂 OLED 的电致发光性能、磁致电致发光 (MEL) 实验和瞬态电致发光特性。制备了多层结构的非掺杂 OLED，其中 2An-PCz 作为发光层；非掺杂 OLED 实现了 10.5% 的最大外量子效率 (EQE)，并且在亮度为 1000 cd m−2 时仍保持 10.0% 的 EQE，效率滚降仅为 4.8%；磁场实验表明，“热激子” 机制是 2An-PCz 发光的主要机制，而非三重态湮灭 (TTA) 机制；瞬态电致发光测量也证实了 TTA 机制在器件中起的作用很小，“热激子” 通道的加速是高 EQE 和低效率滚降的主要原因。
2An-PCz 是一种具有高效率、低效率滚降和高色纯度的深蓝色 “热激子” 发光材料，在制备高性能深蓝色 OLED 方面具有巨大潜力。
小结
这篇文献报道了一种新型的深蓝色 “热激子” 发光材料 2An-PCz，并对其光电特性进行了深入研究。主要发现如下：
对称分子设计策略：
通过将一对咔唑基团与 9,9′-联蒽核相结合，实现了 2An-PCz 的对称分子结构，这赋予了其独特的电子结构和光学特性。
高效的 “热激子” 机制： 2An-PCz 具有多个高能级反系间窜越 (hRISC) 通道和大的前线分子轨道 (FMO) 重叠，这促进了快速 hRISC 过程并增强了辐射跃迁速率。
优异的光物理性能：
2An-PCz 在非掺杂状态下实现了 60.5% 的光致发光量子产率 (PLQY)，这是有机非掺杂深蓝色薄膜中的最高值之一。
高效率的深蓝色 OLED：
基于 2An-PCz 的非掺杂 OLED 实现了 10.5% 的最大外量子效率 (EQE)，并且效率滚降非常低，这是基于 “热激子” 材料的深蓝色 OLED 中的最高值之一。
“热激子” 机制的证据：
磁场实验和瞬态电致发光测量表明，”热激子” 机制是 2An-PCz 发光的主要机制，而非三重态湮灭 (TTA) 机制。
这项工作建立了一种开发高效深蓝色 “热激子” 发光材料的创新方法，并为制备高性能深蓝色 OLED 提供了新的思路。
生词 & 句法
Intriguingly/Interestingly, 有趣的是