有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）憑借其低能耗、高亮度和柔性等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。在OLED中，傳輸材料在決定驅(qū)動電壓、外量子效率和功率效率等方面均具有至關(guān)重要的作用。然而，目前學(xué)術(shù)界廣泛使用的電子傳輸材料大都存在玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度（Tg）過低的問題，顯著影響器件工作穩(wěn)定性。因此開發(fā)具有高Tg值和高電子遷移率（μe）的電子傳輸材料具有重要的研究和產(chǎn)業(yè)化意義。

四川大學(xué)游勁松教授、賓正楊副研究員團(tuán)隊(duì)通過對廣泛使用的電子傳輸材料4,7-二苯基-1,10-鄰菲啰啉（BPhen）的單晶結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，揭示了其存在較弱的分子間C-H×××p相互作用，可能促使分子滑動而產(chǎn)生聚集現(xiàn)象，最終導(dǎo)致材料較低的Tg值（62℃）。據(jù)此，課題組提出了“三維分子相互作用”策略來改善材料的Tg值。

作者將1,10-鄰菲啰啉骨架中的分散的兩個氮原子聚集，一方面增強(qiáng)其缺電性，降低最低未占據(jù)軌道能級，有利于提高電子的注入效率；另一方面，兩個氮原子的孤對電子由向內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛲獬?，有利于增?qiáng)分子間氫鍵相互作用。因此，作者設(shè)計(jì)了一類非傳統(tǒng)的苯并噌啉結(jié)構(gòu)，并以銠催化的氧化C-H/C-H自偶聯(lián)反應(yīng)為關(guān)鍵步驟，成功構(gòu)筑了以苯并噌啉為母核的新型電子傳輸材料2,9-二苯基苯并噌啉（DPBZC）。

單晶結(jié)構(gòu)顯示其存在高度有序的三維分子相互作用，包含二維網(wǎng)狀氫鍵相互作用和一維p-p相互作用。在x-和y-軸方向，DPBZC的氫鍵長度略短于BPhen的氫鍵長度，因此DPBZC擁有比BPhen更強(qiáng)的分子間氫鍵相互作用；在z-軸方向，DPBZC展現(xiàn)出面對面的堆積模式，擁有比BPhen更強(qiáng)的分子間p-p相互作用。因此，高度有序的三維分子相互作用賦予了DPBZC極高的Tg值，其達(dá)到218℃，遠(yuǎn)高于BPhen等常用電子傳輸材料，并且也賦予了其較高的μe值，達(dá)到6.4′10-4cm2/s。

為了進(jìn)一步探索其在OLED中的應(yīng)用，作者制備了以DPBZC為電子傳輸材料的超敏熒光OLED（TSF-OLED），器件測試結(jié)果表明基于DPBZC的OLED展現(xiàn)出了優(yōu)于其他傳統(tǒng)電子傳輸材料的器件性能和穩(wěn)定性，其最大外量子效率達(dá)到了20.1%，最大功率效率為70.6 lm/W。

此外，純薄膜的形貌學(xué)穩(wěn)定性測試同樣表明DPBZC相比BPhen具有更好的熱穩(wěn)定性。該工作不僅展示了“三維分子相互作用”策略在設(shè)計(jì)高性能電子傳輸材料方面的實(shí)用價值，同時再次體現(xiàn)了C-H鍵活化在構(gòu)筑結(jié)構(gòu)非傳統(tǒng)的OLED材料方面的優(yōu)勢。

該研究以“Structurally Nontraditional Benzo[c]cinnoline-Based Electron-Transporting Materials with 3D Molecular Interaction Architecture”為題目發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition上，四川大學(xué)為第一單位，化學(xué)學(xué)院游勁松教授和賓正楊副研究員為該論文通訊作者，師洋博士為論文的第一作者。特別感謝國家自然科學(xué)基金委、四川省科技廳、四川大學(xué)的經(jīng)費(fèi)支持。（來源：四川大學(xué)）

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