马於光教授团队：窄光谱强吸收荧光染料——分子设计策略和电致发光应用
研究背景
强的吸收光谱能够在低的客体掺杂浓度下，保证主客体间激子能量的充分转移，最大限度地降低了客体对主体材料载流子迁移性能的影响。窄的发射光谱则可避免OLED显示器中滤光片或谐振腔的使用，减少能量损耗并获得高的发光色纯度。在此背景下，开发兼具强吸收与窄发射光谱性能的荧光材料成为OLED研究的重点。
研究亮点
近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的马於光教授课题组基于菁染料的共振平衡调控，分析了强吸收、窄光谱荧光染料的吸收/发射光色、强度、半峰宽与电子结构间的关系。该论文将菁染料共振平衡与调控的理念拓展到BODIPY、吖啶酮、香豆素、多共振材料、A-D-A结构染料等体系，总结了这些染料在OLED中最新的应用进展。
图1. 窄光谱强吸收荧光染料的共振平衡设计策略、分子结构和OLED应用。
正文描述
窄光谱、强吸收荧光染料有效地满足了有机发光二极管（OLED）对颜色纯度和激子能量利用的要求，显示出未来显示应用的巨大潜力。以菁染料为代表，其吸收和发射光谱行为与其内在的电子结构特征密切相关：均匀的键长和交替的原子电荷。进一步的研究表明，这些电子结构特征源于两种基态共振形式的共振平衡，这种平衡可以通过供体-受体取代基来调节。
如图2所示，通过在共轭骨架两端连接不同强度的给受体基团，可以诱导共轭链由聚烯向花菁极限的转变，获得高的摩尔消光系数和窄的吸收/发射光谱。该综述也总结了发光分子共振平衡的判定方法：共振参数c2越接近0.5，表明共振结构越接近花菁极限。通过调控共振平衡的方法，可以很好地理解花菁等多种染料、多共振材料等D-A型染料的光谱行为与电子结构间的关联。
由于具有高极性基团，许多窄带荧光染料在环境友好的水、醇溶剂中表现出优异的溶液加工性能，并具有分子量低、制备成本低和结构丰富多样等优势。这些荧光染料有望为高色纯度OLED的发展注入新的动力，推动OLED领域新型窄光谱材料的发展。
图2. (a) 随着共轭链两端给受体（D-A）基团的增强，共轭体系逐渐由中性结构向花菁极限、两性离子结构转变；(b) 通过D-A基团调控共振平衡获得强吸收、窄光谱材料的实例。
课题组简介及致谢
相关研究成果以"Narrow-spectrum and strong-absorptive fluorescent dyes: molecular design strategy and electroluminescence applications"为题发表在Chem. Soc. Rev.上，其中通讯作者为马於光教授、俞越副教授，第一作者为谭文乐博士生。该研究工作得到了国家自然科学基金（52503365和92463310），广东省基础与应用基础研究基金（2024A1515110241）和发光材料与器件国家重点实验室基本科研业务费专项资金（Skllmd-2025-14）的资助。