摘要：苏州大学张晓宏团队发现，让OLED材料实现窄谱发光的关键，竟然是违背传统设计原则——让分子轨道"该分不分，该合不合"。这种看似"错误"的设计思路，如何成为解决超高清显示技术瓶颈的关键钥匙？

苏州大学张晓宏团队发现，让OLED材料实现窄谱发光的关键，竟然是违背传统设计原则——让分子轨道"该分不分，该合不合"。这种看似"错误"的设计思路，如何成为解决超高清显示技术瓶颈的关键钥匙？

当你观看4K电视时，是否注意过画面色彩的纯净度？超高清显示技术正面临着一个根本性矛盾：既要高效率，又要窄光谱。

对于OLED材料而言，实现BT.2020广色域标准需要极高的色纯度。然而，传统的热激活延迟荧光（TADF）材料设计陷入了两难境地。

为了提高发光效率，科学家们通常让分子的HOMO和LUMO轨道充分分离。这种设计确实降低了单重态-三重态能隙，提升了激子利用率。

但问题随之而来：轨道分离导致分子结构容易发生弛豫，发射光谱严重展宽。你能想象吗？越是追求高效率，色彩纯度就越差。

这种矛盾让TADF材料难以直接应用于超高清显示。整个行业都在寻找突破口，但传统思路似乎已经走到了尽头。

那么，有没有一种材料能够打破这个魔咒呢？

2016年，多共振型（MR）发光材料的出现让研究者们大跌眼镜。这类材料拥有杂原子掺杂的平面稠合结构，分子轨道明显重叠。

按照传统理论，轨道重叠应该导致大的能隙和低效率。但实验结果却恰恰相反：MR材料同时实现了小能隙和窄谱带发光。

这种"反常"现象让科学界陷入困惑。现有的含时密度泛函理论无法准确预测这类材料的激发态性质。

更让人费解的是，为什么分子轨道空间重叠反而有利于实现理想的发光性能？传统的单电子激发模型显然已经无法解释这一现象。

张晓宏团队意识到，问题的关键可能在于我们对激发过程的理解过于简单。如果不是单电子激发，那会是什么呢？

突破来自于一个大胆的假设：MR材料的激发过程并非简单的单电子跃迁，而是多电子的协同作用。

研究发现，除了HOMO到LUMO的跃迁，HOMO到LUMO+1的激发过程同样重要。这两个过程的耦合产生了意想不到的效果。

当两个激发过程相互作用时，S1态能量得到显著稳定，从而大幅减小了单重态-三重态能隙。这就解释了为什么轨道重叠反而有利。

基于这一认识，团队推导出了一个简洁的预测公式。你知道最令人惊讶的是什么吗？仅需要两个基态参数就能预测材料的能隙大小。

这个公式包含HOMO-LUMO交换积分和LUMO-LUMO+1能级差，完全摆脱了复杂的激发态计算。

但理论终究需要实践检验。这个新模型能否指导设计出真正优秀的发光材料呢？

基于新模型，团队设计并合成了IV-DABNA材料。实验测得的能隙与模型预测高度吻合，证实了理论的准确性。

更令人振奋的是器件性能：最大外量子效率接近40%，创下了同类材料的新纪录。

在1000cd/m²的高亮度下，效率仍保持在38%，效率滚降极低。这意味着什么？即使在高亮度工作条件下，器件依然能保持优异性能。

审稿人给予了高度评价："这项工作不仅深化了理解，还在材料筛选和设计中表现优异。"Nature Materials编辑团队也认为这一发现为OLED设计提供了重要指导。

然而，科研之路并非一帆风顺。面对审稿人对普适性的质疑，团队经历了怎样的挑战？

第一轮审稿意见要求验证模型在全光谱范围的普适性。团队虽然在理论上快速设计了候选材料，但实验合成却困难重重。

有的中间体难以溶解，有的硼化反应产率极低。每一次失败都在考验着团队的信念。你是否也曾在困境中想过放弃？

"历尽天华成此景，人间万事出艰辛。"团队成员王凯的这句话道出了科研的真谛。正是这份坚持，让他们最终找到了突破口。

这项研究的意义远不止于一个理论突破。它为超高清OLED材料的理性设计奠定了基础，为国产材料替代进口提供了可能。

未来，团队将继续探索MR材料的其他共性问题，推动这类新型材料从实验室走向产业应用。当基础物理遇上产业需求，创新的火花必将照亮显示技术的未来。

来源：不可史意一点号