具有圆偏振发光（CPL）特性的有机电致发光器件（CP-OLED），其核心价值在于解决3D显示技术的核心瓶颈——传统3D显示器依赖线偏振光分像技术，需通过外部偏光片分离左右眼图像，导致超过50%的光损失和亮度衰减。而CPL产生的左旋/右旋圆偏振光可直接被对应偏振眼镜接收，实现无串扰的立体成像。这种基于自发光偏振特性的技术，不仅能消除传统3D显示的光效浪费，还能显著提升裸眼3D、虚拟现实等应用的视觉舒适度和色彩保真度，因此成为下一代显示技术的战略发展方向。
作为发光核心的圆偏振热激活延迟荧光（CP-TADF）材料，相比传统手性荧光材料和贵金属基磷光材料，既能高效利用单重态与三重态激子，又可显著降低材料成本。然而当前主流的手性微扰和固有手性策略存在显著局限：柔性给-受体结构导致发射谱带过宽（通常>70 nm），且普遍缺乏有效设计原则，导致手性光学响应较弱。
图1. 已报道的相关结构；目标分子以及相关性能。图片来源：Adv. Mater.
近日，季华实验室毕海、晏志平研究团队提出一种“手性空间共轭”分子设计策略，成功制备出兼具窄谱发射、强圆偏振响应和高效率的绿光多重共振（MR-TADF）材料。研究团队以具有平面手性的[2.2]对环芳烷（PCP）为核心构建单元，通过精密分子工程在PCP核两侧对称连接B-π-B和O-π-O共振片段，构建了具有C2对称性的R(S)-PCP-DBNO分子。基于研究团队前期提出的“对称性匹配规则”调控机制（Adv. Mater. 2022, 34, 2204253），该设计优化了电/磁跃迁偶极矩的相对强度和空间取向，使分子片段跃迁磁偶极矩基本平行于C2对称轴，实现迭加增强的效果，相应的跃迁磁偶极矩强度最大可提升至1.74 au，理论不对称因子（g）达到0.06。同时，“手性空间共轭”效应有效降低了材料激发态能级，也为MR-TADF材料的光色调节开辟了新路径。
图2. 理论计算相关结果。图片来源：Adv. Mater.
实验验证显示，在甲苯溶液中，增强的磁跃迁偶极矩使原本禁阻的S0→S2跃迁转为部分允许，实现一种磁跃迁偶极矩辅助的能级跃迁。归因于增强的磁跃迁偶极矩，手性单体在393和439 nm处表现出较大的吸收不对称因子（gabs），分别为0.021和0.015，显著超越多数手性有机小分子。独特的空间共轭结构同时赋予材料纯绿光发射特性，最大发射峰为526 nm，半峰宽仅为26 nm，量子产率在0.9以上，CIE坐标为（0.26, 0.70）。
图3. 相关光谱数据。图片来源：Adv. Mater.
基于R(S)-PCP-DBNO构建的敏化CP-OLED器件实现535 nm的最大发射峰和31 nm的半峰宽，CIE坐标为（0.30，0.67）。值得注意的是，敏化剂与客体的协同作用使电致发光器件突破241k cd/m2的超高亮度和29.4%的外量子效率，并且在20,000 cd/m2高亮度下仍保持在20.3%。此外，“手性空间共轭”结构赋予器件稳定的圆偏振电致发光特性，电致发光不对称因子∣gEL∣在不同亮度下都能维持在10−3量级。
图4. 相关电致发光器件数据。图片来源：Adv. Mater.
综上，该研究证实了手性空间共轭（CSC）策略在调控MR-TADF材料激发态特性方面的有效性，成功实现强手性响应与光谱红移的双重突破，为手性光电器件提供了关键材料设计方案。该工作发表在材料科学期刊Advanced Materials 上，晏志平副研究员为论文第一作者，毕海研究员和王志恒副研究员为论文通讯作者。
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Symmetric Multi-Resonant TADF Emitters via Chiral Space Conjugation Toward Strong Chiroptical Responses and Narrowband Green Circularly Polarized Electroluminescence
Zhiping Yan, Jiaxin Lin, Qishen Chen, Xuming Zhuang, Li Yuan, Zhiqiang Li, Zhiheng Wang*, You-Xuan Zheng, Yue Wang, Hai Bi*
Adv. Mater., 2025, DOI: 10.1002/adma.202511230
