Construction of High-Performance Carbene–Metal–Amide-Like TADF Materials: A Theoretical Study

系统间交叉 分子 荧光 单重态 酰胺 材料科学 辐射传输 合理设计 振荡器强度 光化学 化学 化学物理 纳米技术 原子物理学 激发态 物理 有机化学 谱线 天文 量子力学
作者
Ping Li,Zijie Wang,Shuang Wang,Cefeng Zhou,Yewen Zhang,Chao Zheng,Runfeng Chen
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:125 (48): 26770-26777 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.1c07192
摘要

Thermally activated delayed fluorescence (TADF) molecules based on carbene–metal–amides (CMAs) have attracted tremendous attention, but it remains a great challenge for the rational design of such materials due to the lack of reliable molecular construction guidelines. In this work, we perform a computational investigation to design CMA-based TADF materials by elucidating how the location (α, β) and number of nitrogen atoms in carbolines affect the TADF properties. Four promising CMA-based TADF molecules with both small splitting energy and large fluorescence oscillator strength were successfully designed. Moreover, it was found that β-position with one and two N atoms are promising in achieving improved TADF performance in light of their small geometric relaxations, low energy barriers for electron injection, small singlet–triplet splitting energies, facile intersystem crossing, and efficient fluorescence radiative rates. These theoretical understandings could give an in-depth physical insight into the structure–performance relationship of CMA-based luminescent materials, providing important guidance for the exploration of high-performance TADF molecules.
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