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利用描述符调谐的筛选范围分离泛函理解固态溶剂化增强的热活化延迟荧光

DOI：10.1021/acs.jpcc.8b08228 期刊：The Journal of Physical Chemistry C 出版年份：2018 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 一种适用于溶液和固体薄膜的高效计算方案，可加速面向有机发光二极管（OLED）实际应用的高效热活化延迟荧光（TADF）发射体的开发。通过采用局域轨道定位器（LOL），我们建立了一种仅需单点计算的、针对范围分离（RS）和屏蔽范围分离（SRS）泛函的高效描述符调控方法。该方案对28种电荷转移（CT）型TADF发射体实现了良好预测。与实验数据相比，在可极化连续介质模型（PCM）溶液中，该方案对最低激发单重态能量（EVA(S1)）的平均绝对偏差为0.09 eV；在静态固态极化条件下，对最低激发单重态与三重态能级差（ΔEST）的偏差为0.10 eV。重要的是，我们的结果表明：显著极化的S1态是实现所谓"固态溶剂化增强型（SSSE）-TADF"的关键，而这一特性通过结合LOL调控的屏蔽RS泛函（SLOL调控）得到了准确捕捉。与标准电离势（IP）调控相比，本方案大幅降低了CT分子单重态/三重态跃迁能量预测的计算成本，同时为评估非晶有机薄膜中受固态溶剂化影响的实际TADF特性提供了可靠方法。
作者： Chao Wang，Qisheng Zhang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为电荷转移（CT）型热活化延迟荧光（TADF）发射体建立一种高效的描述符调控方法，仅需单点计算即可预测最低激发单重态的吸收能（EVA(S1)）以及最低激发单重态与三重态之间的能量差（ΔEST），适用于范围分离（RS）和屏蔽范围分离（SRS）泛函。

研究成果

该研究得出结论：经过LOL调谐的RS泛函能够可靠地描述TADF分子中的CT跃迁，尤其适用于HOMO在分子中分布范围远大于LUMO的情况。研究发现具有更高偶极矩且空穴与电子密度重叠较小的S1态有利于固态溶剂化增强（SSSE）-TADF。研究建议采用能捕捉介电屏蔽效应的理论方法，以准确评估TADF发光体在实际OLED器件中的性能表现。

研究不足

该研究承认，在混合量子力学/分子力学（QM/MM）研究中，由于巨大的计算需求，对真实体系（如掺杂薄膜）进行IP调谐或PCM-IP调谐存在困难。虽然LOL调谐方案效率较高，但由于其对几何变化不敏感，可能导致激发能被低估。

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