MOMAP文献赏析：理论揭示了TADF分子的聚集诱导发光机制

01、引言

固态效应在确定热激活延迟荧光分子的激发态性质以及进一步影响其发光性质方面起着重要作用。明确考虑固相中分子间相互作用的光物理性质的理论研究是目前研究的热点。本文选取了实验中的分子，利用 MOMAP 软件计算了固相和液相下的荧光效率，这项工作为实验测量提供了合理的解释，揭示了 AIE 和 TADF 机制的内在前景，有利于开发具有先进特性的新型无掺杂 oled。

02、成果简介

张雨辰等人从理论上研究了具有聚集诱导发射(AIE)特性的新型 TADF 分子 SBF-BP-DMAC 在溶液和固相中的发光特性。采用可极化连续介质模型(PCM)模拟了四氢呋喃(THF)中的溶剂环境效应，采用量子力学和分子力学相结合(QM/MM)方法考虑了固体效应。将热振动相关函数理论与第一性原理计算相结合，研究了激发态能量消耗过程。结果表明，计算得到的 THF 的提示荧光效率、延迟荧光效率和总荧光效率分别为 3.0%、0.4‰和 3.0%，固相下分子的对应数值分别为 14.4%、31.5%和 45.9%，验证了 AIE 的特征。为了检测其内部机理，分析了其几何结构、HR 因素、重组能以及激发态跃迁特性。固相中的 HR 因子和重组能降低，这是由于刚性环境下 DMAC 单元扭转运动受限造成的。从而抑制了非辐射能量消耗过程，提高了固相的荧光效率。此外，固态下 S1 与 T1 之间的能隙比 THF 中更小，更有利于系统间反向交叉过程，进一步提高效率。该研究发表于 Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy，题为“Solid-state effect on luminescent properties of thermally activated delayed fluorescence molecule with aggregation induced emission: A theoretical perspective”。第一作者为张雨辰。

03、图文导读

图 1. 研究分子的化学结构

图 2. RMSD 图

图 3. 相互作用图

图 4. THF 溶液下(a)和固相下(b) 分子的能级图

图 5. THF 溶液下(a)和固相下(b) 分子的 NTO 图

图 6. THF (a)和固相(c)的 HR 因子以及 THF (b)和固相(d)的重组能与频率的关系。

图 7. 研究分子的键长键角二面角对应重组能的贡献比

表 1. 理论计算得到的发光性质

04、小结

本文利用 MOMAP 软件，主要计算了荧光的速率。根据液相和固相下荧光速率以及无辐射速率的对比，在固相下该分子的无辐射衰减减少，大大增加了荧光效率，有助于 AIE 效应的产生，而且在固相下的具有小的能差(ΔEST = 0.07 eV)和大的 SOC 在 S1 和 T1 之间，这是产生 TADF 的原因。揭示了固态对延迟荧光性质的影响，并且可以帮助人们更好地理解 AIE-TADF 机制，并进一步推动了新型高效发射器的设计。
 

文献说明

1. 文献信息：Solid-state effect on luminescent properties of thermally activated delayed fluorescence molecule with aggregation induced emission: A theoretical perspective (Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy DOI: 10.1016/j.saa.2020.118634)

2. 文献作者：Yuchen Zhang, Yuying Ma, Kai Zhang, Yuzhi Song, Lili Lin, Chuan-Kui Wang, Jianzhong Fan3. 作者单位：山东师范大学 - 物理与电子科学学院 - 王传奎课题组

MOMAP 软件介绍

MOMAP(Molecular Materials Property Prediction Package) 是一款研究和设计有机分子材料发光和传输机理以及定量预测发光效率的软件。目前广泛应用于 OLED 发光和传输机理研究、新型 OLED 设计以及有机显示与照明材料、有机场效应材料、有机太阳能电池、以及有机光检测、生物传感、有机光通讯等领域。