有机近红外（NIR）光源因其在可穿戴电子设备、生物治疗和传感器方面的潜在应用而备受关注。然而，在NIR波段实现高外量子效率（EQE）仍是一项艰巨的挑战。NIR发光材料的研究长期受到“能隙定律”的限制，即随着能隙变窄，材料会表现出极强的振动-发光耦合，导致非辐射跃迁快速增加，从而使发光效率迅速下降。迄今为止，只有少数研究在近红外区域（>800 nm）实现了超过4%的EQE。自由基因其独特的双线态发光机制而备受关注。然而，实现高效率NIR发射仍然极具挑战：一方面，现有自由基分子骨架类型有限且合成路线冗长；另一方面，扭曲的给受体构型引发的振动会显著增强非辐射跃迁途径，严重制约发光效率。因此，开发兼具高稳定性、高产率与高发光效率的新型NIR发光自由基体系，是当前有机自由基材料研究的重要方向。

图一：分子设计思路。

基于上述挑战，吉林大学李峰团队提出了一种结合“分子内氢键”与“刚性给体”的全新设计策略：通过在经典TTM自由基骨架中首次引入嘧啶单元，使其与给体上的芳环形成分子内氢键，从而显著提升给受体的平面性；并进一步通过刚性的二甲基吖啶和大体积的萘限制给体旋转，构建高刚性、高稳定性、强电荷转移特征的NIR自由基发光体系。基于该策略，团队成功获得两种高性能自由基分子Pm-DMNA与Pm-TPA。

图二：Pm-DMNA的器件性能表征。

量子化学计算表明，Pm-DMNA具有显著减弱的振动-发光耦合。理论与实验结果共同验证了“分子内氢键+刚性给体”策略的有效性。值得关注的是，基于Pm-DMNA构建的OLED器件实现了855 nm的近红外电致发光，并取得5.9%的EQE，刷新了目前850 nm以上波段有机电致发光效率的纪录，标志着NIR自由基发光材料领域的重要突破。

该研究成果以“Intramolecular Hydrogen Bonding Enables 5.9% External Quantum Efficiency in Radical-Based Near-Infrared Organic Light-Emitting Diodes with Emission beyond 850 nm”为题发表在Journal of the American Chemical Society上（DOI: 10.1021/jacs.5c15749）。吉林大学化学学院博士研究生张敏哲为第一作者，吉林大学李峰教授和郁友军博士为通讯作者。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c15749