Yi-Kuan Chen, Jian Lei, Po-Cheng Liu, Cheng-Han Lin, Yu-Ming Chen,
Wun-Shuo Chang, I-Chia Chen, Liang-Yan Hsu, and Tien-Lin Wu
J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 49, 45603–45617

國立清華大學 化學系 吳典霖助理教授

三配位有機硼分子藉由硼中心有效促進系統間跨越（ISC），近年逐漸崛起為極具潛力的有機餘暉材料系統。其中，diboraanthracene（DBA）衍生物已證明可達到秒級等級的餘暉放光。本研究系統性分析DBA骨架的結構調變如何影響放光機制，並揭示餘暉發光路徑的演化過程。令人驚訝的是，於MesDBA合成問世近三十年後，我們首次量測與報導其超長熱活化延遲螢光(TADF)的性質及放光壽命高達0.72 s，創下目前文獻純TADF系統中最長的世界記錄。進一步延伸π共軛得到的MesDBP分子，開啟了室溫磷光（RTP）新路徑，實現TADF與RTP的混合型餘暉，其餘暉可維持12秒、壽命達 1.41 s。最後透過引入含有剛性iptycene結構設計出MesDBPI，抑制非輻射路徑，關閉激發光源後的放光可持續長達40秒。其部分氘化衍生物MesDBPI-d₁₈更大幅延長發光壽命至4.00 s 的TADF與4.22 s 的RTP，刷新目前有機硼分子於PMMA基質的最長紀錄。為探究此演化機制與激發態動力學，研究團隊與本系陳益佳教授與中研院原分所許良彥教授分別進行激發態光譜量測與以Marcus理論為建立模型，計算逆向系統間跨越（RISC）之速率常數，其計算結果與實驗數據展現高度一致性。

在應用方面，使用MesDBPI製作的餘暉有機發光二極體 (afterglow OLEDs)可達到最高1.8%的外部量子效率，證實此分子設計策略在光電元件上具可行性。此外，可調控的餘暉顏色也成功展示多階層的資訊安全應用，並且以NTHU的字母作為防偽示範。整體而言，本研究以 DBA 分子系統揭示 TADF 至 RTP 的可控制演化行為，並成功打造長達 40 秒的超長餘暉，奠定其作為次世代光電與安全技術平台的高度潛力。此分子設計策略不僅深化對有機餘暉機制的理解，也為其在 OLED、智慧感測、生醫影像與資訊安全等領域的未來應用開啟全新的發展契機。