日本團隊開發新型有機分子實現超窄帶發光

科技日報訊 （記者張佳欣）日本京都大學研究團隊開發出一種新型有機發光分子，在無需激光強激發的情況下，實現了接近單色光的超窄帶發光，突破了長期以來“自發輻射必然產生寬光譜”的傳統認知，為開發具有更高色彩純度的新一代有機發光二極管（OLED）提供了全新設計思路，有望提升OLED色彩純度。相關研究發表於新一期《自然》。

目前，無機發光二極管（LED）和OLED已廣泛應用於照明和顯示領域。其中，OLED憑借高分辨率、低功耗等優勢，被大量用於智能手機和電視顯示器。然而，所有LED均依賴自發輻射發光，其發射光譜天然較寬。

如果能夠將這種自發輻射收窄至接近單色光的極限，其應用價值將大幅提升，這也是光子學領域長期追求的目標。

在最新研究中，為進一步壓縮發射帶寬，團隊提出一種新的分子設計理念，他們通過在空間上擴展和增強多重共振效應，設計出一種名為m-CzB10-Mes的新型有機分子。

這種分子具有梯形納米碳骨架結構。由於此類結構合成難度較大，研究團隊採用“一鍋硼化法”，在一步反應中引入10個硼原子，制備出目標化合物。

利用這種有機分子，團隊獲得了遠比傳統多重共振發光體更窄的發射帶寬。此外，該分子還表現出優異的熱激活延遲熒光性能，其發光譜線窄到接近激光研究中常見的放大自發輻射水平，且無需通過強激發產生受激輻射。

不過，在實際OLED器件中，該材料的發射帶寬仍會略有增加，這表明如何控制固態下分子間相互作用仍是一項關鍵挑戰。研究團隊認為，通過建立能夠充分發揮分子內在發光特性的設計原則，有望推動兼具超高色彩純度和先進功能的新一代OLED問世。