手性多重共振热激活延迟荧光(CP-MR-TADF)材料由于其可以兼具高色纯度、高发光效率和圆偏振发光(CPL)等性质特点，在制备圆偏振有机电致发光器件(CP-OLED)以实现3D和广色域显示中展现出巨大的前景。然而，该领域仍面临诸多挑战，其中最突出的是如何提高材料的不对称因子(g)。其计算公式为g = 4×|μm|×|μe|×cosθe,m/(|μm|2+|μe|2) (μm、μe和θ分别表示磁偶极跃迁矩、电偶极跃迁矩及二者之间的夹角)。因此，为了实现较高的g值，需要考虑三者的调控。
1. 通过跃迁电偶极矩和磁偶极矩夹角调控CPL性能
目前提高g因子的方法主要是增加手性基团在分子前线轨道分布的占比，从而提高分子跃迁磁偶极矩，而对跃迁偶极矩之间的夹角(θe,m)关注相对较少。
图1. BBCz-BN和OBBCz-BN分子的设计策略和性能
郑佑轩课题组提出：在设计具有C2轴的分子时，应该使分子具有较小的二面角，从而使θe, m接近180°(或0°)，最终具有较大的g因子。以10,15-二氢-5H-二吲哚[3,2-a:3’,2’-c]咔唑和14,21-二氢-7H-苯并[g]苯并[4,5]吲哚[3,2-a]苯并[4,5]吲哚[3,2-c]咔唑为原料设计合成了两对二面角约为60°的本征型轴手性MR荧光材料(R/S)-BBCz-BN和MR-TADF材料(R/S)-OBBCz-BN（图1）。通过改变手性源减小分子二面角，从而减小θe,m，提高g因子。在甲苯溶液中，(R/S)-BBCz-BN和(R/S)-OBBCz-BN呈现天蓝光发射，最大发射波长分别为484和467 nm，半峰宽(FWHM)为30/27 nm。由于手性单元在分子前线轨道中的有效参与，以及θe,m的减小，对映体在甲苯溶液中呈现出镜像对称的CPL光谱，|gPL|分别为5.8×10-3和2.5×10-3，是目前报道的最高值之一。
基于(R/S)-BBCz-BN和(R/S)-OBBCz-BN制备的CP-OLED器件表现出良好的性能，最大外量子效率(EQEmax)分别24.7%/33.3%。由于轴手性基团构型稳定，因此在真空蒸镀条件下仍然可以很好地保持其手性构型。R/S-SD1和R/S-SD2显示出镜像对称的CPEL光谱，|gEL|因子为3.4×10-3和1.2×10-3。
研究结果证明了调节分子跃迁偶极矩夹角以提高材料g因子的重要性及其在高效CP-OLED中的应用前景，为后续高g因子CP-MR-TADF材料的设计提供了一定的指导和参考。该工作发表在Adv. Funct. Mater. (2025, DOI: 10.1002/adfm.202421020.)上，袁丽博士和硕士研究生毛丹为论文共同第一作者，晏志平博士为材料的理论计算做出了贡献，郑佑轩教授为通讯作者。
2. 开发了新型面手性CP-MR-TADF材料
面手性是重要的手性元素之一，然而面手性CP-TADF材料，尤其是面手性CP-MR-TADF材料目前报道的较少，并且全都局限于手性微扰策略下的环蕃骨架，导致它们大多g值小、结构受限和易在高温蒸镀制备器件的过程中发生构型翻转进而消旋。此外，CP-MR-TADF材料的面结构使它有着分子间强聚集效应，导致在器件中时有着很强的浓度依赖性，不利于实际的生产应用。
为了同时解决这些问题，郑佑轩课题组将具有大空间位阻的吲哚并[3,2,1-jk]咔唑、吡咯并[3,2,1-jk]咔唑电子给体和一种MR-TADF发光团BNCz通过面对面排列到萘桥的两端，合成了3个MR-TADF材料p-ICz-N-BN、m-ICz-N-BN和m-prCz-N-BN（图2）。其中，p-ICz-N-BN由于具有对称的ICz和p-BNCz构型，是非手性的；m-ICz-N-BN和m-prCz-N-BN则得益于m-BNCz和prCz的不对称构型，可以手性拆分为面手性R/S-m-ICz-N-BN和R/S-m-prCz-N-BN面手性对映体，这是首例基于非环蕃结构的面手性CP-MR-TADF材料。
对映体在甲苯溶液和3 wt% 掺杂薄膜中的|gPL|max分别为1.1×10-3/1.0×10-3和2.2×10-3/2.3×10-3。理论计算得出的R/S-m-ICz-N-BN和R/S-m-prCz-N-BN皆具有很大的消旋势垒，理论上不易高温消旋。制备的CP-OLED成功的获得了明显且对称的CPEL光谱，|gEL|值约2 ×10-3，在已报道的面手性CP-MR-TADF材料中处于较高水平。此外，这些分子的高度扭曲、折叠和大体积的几何结构可以有效地抑制聚集引起的猝灭，成功制备了非浓度依赖的高效窄谱带发射器件，在掺杂浓度高达20 wt%时，EQEmax仍都能保持在29%左右。
图2. 新型面手性CP-MR-TADF分子设计策略。
这是第一个环蕃骨架外的面手性CP-TADF材料成功应用于CP-OLED的例子，同时这也是浓度非依赖的CP-MR-TADF材料应用于器件的首次报道，为窄谱带手性发光材料提供了全新的设计策略。该工作发表在Adv. Funct. Mater. (2025, DOI: 10.1002/adfm.202504525)上，博士研究生钟笑笙为论文第一作者，硕士研究生席佳琪为材料合成做出了贡献，晏志平博士和李天一博士也在理论分析方面给予了指导，郑佑轩教授为通讯作者。
另外，郑佑轩课题组与常州大学朱卫国教授团队王亚飞教授合作，提出通过手性发光材料和电荷传输材料之间的电致激基复合物发射来构建高效 CP-WOLED的概念（图3）。将手性发色团和非手性苯乙烯分子的无规共聚合成了手性TADF聚合物(R/S)-E-x (x = 0.02, 0.05 和 0.1)，当掺入一种空穴传输材料TAPC时，通过电致激基复合物发射，实现了高效、可溶液加工的单掺杂CP-WOLED，其EQEmax为 15.1%，|gEL| 为 2.4 × 10-3。该工作发表在Adv. Funct. Mater. (2025, DOI: 10.1002/adfm.202418790)，常州大学硕士研究生范鹏和博士华磊为文章共同第一作者，意甲买球官网博士研究生倪华秀在CPL测试方面做出了贡献，常州大学王亚飞教授和意甲买球官网郑佑轩教授为通讯作者。
图3. 新型CP-TADF高分子设计策略和CP-WOLED器件。
上述工作得到了江苏省自然科学基金项目(BK20243010，BK20242021)、中国博士后科学基金资助项目(2024M761379)和国家自然科学基金项目(U23A20593, 92256304)的大力支持！