Published December 7, 2021 | Version v1
Publication Open

Manipulating spatial alignment of donor and acceptor in host–guest MOF for TADF

Creators

  • 1. Nankai University
  • 2. Nanjing University of Science and Technology
  • 3. Peking University

Description

Abstract Thermally activated delayed fluorescence (TADF) was achieved when electron-rich triphenylene (Tpl) donors were confined to a cage-based porous metal-organic framework (MOF) host (NKU-111) composed of electron-deficient 2,4,6-tri(pyridin-4-yl)-1,3,5-triazine (Tpt) acceptor as the ligand. The spatially separated donor and acceptor molecules in a face-to-face stacking pattern generated strong through-space charge transfer (CT) interactions with a small energy splitting between the singlet and triplet excited states (∼0.1 eV), which enabled TADF. The resulting Tpl@NKU-111 exhibited an uncommon enhanced emission intensity as the temperature increased. Extensive steady-state and time-resolved spectroscopic measurements and first-principles simulations revealed the chemical and electronic structure of this compound in both the ground and low-lying excited states. A double-channel (T1, T2) intersystem crossing mechanism with S1 was found and explained as single-directional CT from the degenerate HOMO−1/HOMO of the guest donor to the LUMO+1 of one of the nearest acceptors. The rigid skeleton of the compound and effective through-space CT enhanced the photoluminescence quantum yield (PLQY). A maximum PLQY of 57.36% was achieved by optimizing the Tpl loading ratio in the host framework. These results indicate the potential of the MOFs for the targeted construction and optimization of TADF materials.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص تم تحقيق التألق المتأخر المنشط حراريًا (TADF) عندما تم حصر مانحي ثلاثي الفينيل الغني بالإلكترون (Tpl) في مضيف إطار معدني عضوي مسامي قائم على القفص (NKU -111) يتكون من 2،4،6 - tri (pyridin-4 - yl) -1،3،5 - triazine (Tpt) كمستقبل ليجند. ولدت جزيئات المتبرع والمستقبل المنفصلة مكانيًا في نمط التراص وجهاً لوجه تفاعلات قوية لنقل الشحنات عبر الفضاء (CT) مع انقسام طاقة صغير بين الحالات المفردة والمثيرة الثلاثية (0.1 إلكترون فولت)، مما مكن TADF. أظهر Tpl@ NKU-111 الناتج كثافة انبعاث معززة غير شائعة مع زيادة درجة الحرارة. كشفت القياسات الطيفية واسعة النطاق ذات الحالة الثابتة والحل الزمني ومحاكاة المبادئ الأولى عن التركيب الكيميائي والإلكتروني لهذا المركب في كل من الحالات المستثارة الأرضية والمنخفضة. تم العثور على آلية عبور ثنائية القناة (T1، T2) بين الأنظمة مع S1 وشرحها على أنها أشعة مقطعية أحادية الاتجاه من هومو-1/هومو المنحط للمتبرع الضيف إلى LUMO+1 لأحد أقرب المتقبلين. عزز الهيكل العظمي الصلب للمركب والتصوير المقطعي المحوسب الفعال عبر الفضاء من العائد الكمومي للتلألؤ الضوئي (PLQY). تم تحقيق الحد الأقصى من PLQY بنسبة 57.36 ٪ من خلال تحسين نسبة تحميل Tpl في إطار المضيف. تشير هذه النتائج إلى إمكانات وزارة المالية للبناء المستهدف وتحسين مواد صندوق التنمية السياحي.

Translated Description (French)

Résumé La fluorescence retardée activée thermiquement (TADF) a été obtenue lorsque les donneurs de triphénylène (Tpl) riches en électrons ont été confinés à un hôte à structure organométallique poreuse (MOF) à base de cage (NKU-111) composé d'un accepteur de 2,4,6-tri(pyridin-4-yl)-1,3,5-triazine (Tpt) déficient en électrons comme ligand. Les molécules donneuses et acceptrices séparées spatialement dans un motif d'empilement face à face ont généré de fortes interactions de transfert de charge (CT) à travers l'espace avec une petite division d'énergie entre les états excités singulet et triplet (∼0,1 eV), ce qui a permis TADF. Le Tpl@ NKU-111 résultant présentait une intensité d'émission accrue peu commune à mesure que la température augmentait. Des mesures spectroscopiques approfondies à l'état d'équilibre et à résolution temporelle et des simulations de premiers principes ont révélé la structure chimique et électronique de ce composé à la fois dans les états excités au sol et à basse altitude. Un mécanisme de croisement intersystème à double canal (T1, T2) avec S1 a été trouvé et expliqué comme un CT unidirectionnel de l'HOMO−1/HOMO dégénéré du donneur invité au LUMO+1 de l'un des accepteurs les plus proches. Le squelette rigide du composé et une tomodensitométrie efficace dans l'espace ont amélioré le rendement quantique de photoluminescence (PLQY). Un PLQY maximum de 57,36% a été atteint en optimisant le taux de charge Tpl dans le cadre hôte. Ces résultats indiquent le potentiel des MOF pour la construction ciblée et l'optimisation des matériaux TADF.

Translated Description (Spanish)

Resumen La fluorescencia retardada activada térmicamente (TADF) se logró cuando los donantes de trifenileno (Tpl) ricos en electrones se confinaron a un huésped de marco orgánico metálico (MOF) poroso basado en jaula (NKU-111) compuesto por aceptor de 2,4,6-tri(piridin-4-il)-1,3,5-triazina (Tpt) deficiente en electrones como ligando. Las moléculas donantes y aceptoras separadas espacialmente en un patrón de apilamiento cara a cara generaron fuertes interacciones de transferencia de carga (CT) a través del espacio con una pequeña división de energía entre los estados excitados singlete y triplete (~0.1 eV), lo que permitió TADF. El Tpl@ NKU-111 resultante exhibió una intensidad de emisión mejorada poco común a medida que aumentaba la temperatura. Las extensas mediciones espectroscópicas en estado estacionario y resueltas en el tiempo y las simulaciones de primeros principios revelaron la estructura química y electrónica de este compuesto tanto en el estado excitado del suelo como en el de baja altitud. Se encontró un mecanismo de cruce intersistema de doble canal (T1, T2) con S1 y se explicó como TC unidireccional desde el HOMO−1/HOMO degenerado del donante huésped hasta el Lumo+1 de uno de los aceptores más cercanos. El esqueleto rígido del compuesto y la TC eficaz a través del espacio mejoraron el rendimiento cuántico de fotoluminiscencia (PLQY). Se logró un PLQY máximo de 57.36% optimizando la relación de carga de Tpl en el marco del host. Estos resultados indican el potencial de los MOF para la construcción y optimización específicas de los materiales TADF.

Files

nwab222.pdf.pdf

Files (93 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
93 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التلاعب بالمحاذاة المكانية للمانح والمتقبل في وزارة المالية للضيف المضيف لصندوق التنمية السياحي
Translated title (French)
Manipulation de l'alignement spatial du donneur et de l'accepteur dans le MOF hôte-invité pour TADF
Translated title (Spanish)
Manipulación de la alineación espacial del donante y el aceptor en el MOF huésped-huésped para TADF

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4205489944
DOI
10.1093/nsr/nwab222

Is supplement to
https://openalex.org/W2900746228 (Other)
https://openalex.org/W2282590466 (Other)
https://openalex.org/W2081120333 (Other)
https://openalex.org/W2078866512 (Other)
https://openalex.org/W2070649253 (Other)
https://openalex.org/W2056275881 (Other)
https://openalex.org/W2048498389 (Other)
https://openalex.org/W2038788240 (Other)
https://openalex.org/W2038563647 (Other)
https://openalex.org/W2018880518 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1924400271
  • https://openalex.org/W1965207322
  • https://openalex.org/W1989854295
  • https://openalex.org/W1998353466
  • https://openalex.org/W2005259257
  • https://openalex.org/W2034015984
  • https://openalex.org/W2053453103
  • https://openalex.org/W2131988676
  • https://openalex.org/W2150702843
  • https://openalex.org/W2276886307
  • https://openalex.org/W2321409460
  • https://openalex.org/W2487850372
  • https://openalex.org/W2582344271
  • https://openalex.org/W2755800661
  • https://openalex.org/W2766520215
  • https://openalex.org/W2766637848
  • https://openalex.org/W2768760328
  • https://openalex.org/W2773180730
  • https://openalex.org/W2793145511
  • https://openalex.org/W2805285586
  • https://openalex.org/W2886826664
  • https://openalex.org/W2888018194
  • https://openalex.org/W2894061755
  • https://openalex.org/W2897239728
  • https://openalex.org/W2901263500
  • https://openalex.org/W2904438646
  • https://openalex.org/W2908698489
  • https://openalex.org/W2914414560
  • https://openalex.org/W2936403757
  • https://openalex.org/W2945831864
  • https://openalex.org/W2965555879
  • https://openalex.org/W2969344376
  • https://openalex.org/W3043918296
  • https://openalex.org/W3089835220
  • https://openalex.org/W3091909016
  • https://openalex.org/W3104248909
  • https://openalex.org/W3109683330
  • https://openalex.org/W3126300681
  • https://openalex.org/W3128020958
  • https://openalex.org/W3132727149
  • https://openalex.org/W3162183629
  • https://openalex.org/W3169139502
  • https://openalex.org/W3171583567
  • https://openalex.org/W3180449213
  • https://openalex.org/W3188436175