完整地展现自然界的真实色彩已成为下一代超高清（UHD）有机发光二极管（OLED）显示器的终极目标，这使得开发全色覆盖的有机窄发射材料至关重要。目前，基于多重共振（MR）效应的有机发光材料是该领域的研究热点。研究人员已开发出多种MR骨架，包括硼/氮（B/N）型、氮/羰基（N/C=O）型以及吲哚咔唑（ICz）型稠环芳烃。在MR分子中，通过引入非键合特性，使最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占据分子轨道（LUMO）呈现出在原子上的交替分布，从而显著削弱电子-振动耦合效应，有利于实现窄的半峰宽（FWHM）和高光致发光量子产率（PLQY）。然而，MR材料固有的平面结构在高掺杂浓度下往往导致OLED整体性能受损，主要表现在三个方面：一是分子间形成激基复合物使发射光谱展宽，牺牲色纯度；二是聚集诱导淬灭（ACQ）显著降低PLQY，导致外量子效率（EQE）明显下降；三是高掺杂下三重态激子积累加剧，使得在高亮度工作时效率滚降更为严重。因此，大多数MR分子仅在低掺杂浓度下才能实现最佳器件性能，但精确控制低掺杂浓度对工艺精度和制造成本提出了严峻挑战。为抑制聚集带来的缺陷，主流策略是引入外围大体积基团以抑制分子间π-π堆积，使材料在低掺杂和高掺杂浓度下均能保持光谱轮廓一致且效率无明显下降。值得注意的是，近期有研究报道将B/N骨架与扭曲的七元供体Azepine相结合，You等人（Angew. Chem. Int. Ed.2023, 62, e202218405）和Wang等人（Adv. Mater.2025, 37, 2503383; Adv. Mater.2025, 37, 2503383）发现，这种非平面七元环的引入能够同时调控激子动力学过程并抑制ACQ效应，从而实现在高掺杂浓度下的性能提升。王志明课题组最近报道的8NN结构单元（Angew. Chem. Int. Ed.2025, 64, e202506504）展现出与Azepine同样扭曲的空间特性。特别的是，其精细平衡的电子分布产生了意料之外的MR效应，最终该结构单元呈现深蓝窄带发射，峰值位于405 nm，FWHM仅为19 nm。
近日，华南理工大学王志明研究员与香港中文大学（深圳）唐本忠院士、香港科技大学张翰博士合作，基于氮杂八元环核心骨架8NN，通过引入单个/多个硼原子锁环构筑B/N单元，开发了两种新型有机发光材料——8NN-1B和8NN-2B。在8NN核心固有的多重共振特性和马鞍形构型的基础上，两种衍生物表现出显著增强的MR效应，同时呈现出聚集诱导发光（AIE）和聚集窄化发光（ANE）的特性。通过合理调控电子效应，它们的单重态-三重态能隙（ΔEST）显著减小，同时氮杂八元环的空间扭曲构型增强了自旋-轨道耦合（SOC）。因此，8NN-2B的反向系间窜越速率（kRISC）提升至7.7 × 105 s?1，其无敏化剂器件实现了32.20%的最大EQE，在1000 cd m?2亮度下EQE为29.10%。值得注意的是，即使在10 wt%的高掺杂浓度下，该高效率仍能良好保持，这归因于八元环的空间结构抑制了分子堆积。这些结果展示了一种相互协同的修饰策略，利用了氮杂八元环核心与硼氮框架的互补优势，有助于开发高性能窄带OLED。
2026年5月5日，该研究成果在线发表在Angewandte Chemie International Edition上，题目为“Boron-Locked Diaza-Octagon Strategy for Constructing Multi-Resonance Emitters Enabling Anti-Quenching Narrowband OLEDs With High Efficiency and Low Efficiency Roll-Off”。华南理工大学博士研究生曲亚东为论文的第一作者，博士研究生肖陈发和李保玺博士为共同第一作者，王志明研究员为论文的通讯作者，香港科技大学张翰博士为共同通讯作者；该工作得到了唐本忠院士的悉心指导与发光材料与器件全国重点实验室的平台支持。
该设计策略的优势在于：（1）将多个B/N单元合理地引入氮杂八元环中，确保衍生物8NN-1B和8NN-2B的多重共振特性得以保持，甚至进一步增强，FWHM分别为20和22 nm；同时实现光谱调节，二者光色红移至青色蓝绿光范围，有利于构筑更饱和的色彩域。（2）合理的电子调控降低了ΔEST，而氮杂八元环的扭曲构型增强了自旋轨道耦合（SOC），在无需重原子的情况下，使8NN-2B的kRISC达到高值（7.7 × 105 s?1）；此外，引入负曲率二氮八元单元有效抑制了π–π堆积，使8NN-1B和8NN-2B表现出有趣的AIE和ANE特性。（3）基于8NN-2B的无敏化剂OLED在低掺杂浓度（2 wt.%）下实现了高的最大外量子效率，为32.20%，即使在亮度为1000 cd m?2时，仍保持29.10%的外量子效率，滚降不超过10%；即使在高掺杂浓度（10 wt.%）下，8NN-1B和8NN-2B的电致发光（EL）发射峰值和FWHM几乎保持不变，最大外量子效率分别为29.68%和31.01%。因此，该8NN-硼锁环策略具有独特的参考意义。
图1. 代表性抗聚集猝灭多重共振材料的分子设计策略以及该工作针对8NN的硼锁衍生物的设计策略。
图2. （a）8NN-2MN、8NN-1B 和8NN-2B的合成方法。（b）8NN-2MN和（c）8NN-1B的单晶结构。
图3. （a）在B3LYP/6-31G(d,p)水平计算的三种化合物的前线分子轨道分布。（b）8NN-1B与8NN-2B的空穴-电子分布（空穴：青色；电子：粉色）、激发态能量排布和自旋轨道耦合矩阵元 (<S|?SOC|T>)。（c-h）8NN-1B与8NN-2B从S1到S0的黄-里斯因子和重组能分布，并绘制对黄-里斯因子贡献较大的部分振动模式。
图4. （a）在300 K下，1 × 10?5 M甲苯中的紫外-可见吸收和荧光光谱，以及在77 K甲苯中的磷光光谱。（b）室温下的溶剂致色荧光光谱。
图5. （a）不同含水量（fw）的DMF/水混合溶剂中的荧光光谱。（b）不同fw下归一化的荧光光谱。（c）在DMF/水混合溶剂中，荧光光谱的相对强度（I/I0）以及半峰宽（FWHM）与fw的关系图。浓度：10?5 M。
图6. （a-c）在2 wt%掺杂下的器件结构、电致发光光谱（EL）以及外量子效率（EQE）与亮度的关系曲线。（d）已报道的利用未引入重原子的绿光MR-TADF材料制备的OLED性能的EQEmax、EL波长和效率滚降的三维比较图。（e-g）以PhCzBCz作为主体时，基于8NN-2MN、8NN-1B和8NN-2B的OLED在2 wt%、5 wt%、10 wt%和15 wt%掺杂浓度下的外量子效率（EQE）与亮度曲线及EL光谱（插图）。
原文链接 https://doi.org/10.1002/anie.3011418
