近年来，有机发光二极管(organic light-emitting diodes, OLEDs)由于具有超薄、重量轻、色彩亮丽、高分辨率、可大面积柔性显示等独特优点，作为新一代显示技术正快速崛起，并展现了非常广阔的应用前景。然而，开发具有高发光效率的新型OLED材料一直是本领域所面临的技术瓶颈。以有机热活化延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF)为代表的新一代OLED材料由于其理论上可以实现高达100%的内部量子效率，因此受到国内外研究者的极大关注。

       然而，高效的TADF材料要求其材料分子的最低单重态(S1)和最低三重态(T1)之间的能级差(ΔEST)足够小（< 0.1 eV），如图1所示，这样三重态激子可以通过反隙间穿越到单重态而被充分利用，进而可以极大地提高其发光效率；众所周知，基于密度泛函理论的第一性原理计算在探究材料的微观电子结构和预测材料的光学性质方面能够达到许多实验研究无法达到的层次和目的。因此，发展一种能够定量准确地预测激发态能级参数的理论方法将显得尤其重要；另外，TADF分子通常以一定的比例掺杂在客体材料中，仍未有相关研究系统探讨过其分子的ΔEST与客体材料介质环境的影响。

       实验室孙真荣教授和孙海涛副研究员研究小组发展了一种结合极化连续介质(PCM)模型和最优调控范围分离密度泛函理论方法，一方面，通过最优调控的方法实现对分子电子结构的合理描述，进而实现对激发态能级的准确预测；另一方面，借助于PCM模型中的介电常数来描述固态极化效应的影响。我们利用这种PCM调控的方法首次系统地研究了固态极化效应对TADF分子的激发态能级差ΔEST的影响，发现随着固态下介电常数的增加，对应的ΔEST逐渐减小，这将有利于实现高效的TADF。如图2所示，进一步分析其激发态的空穴-电子分布发现，TADF分子的S1态具有更强的电荷转移特征，相比而言，T1态具有更强的局域激发特征，因而S1态比T1态更加容易受到固态极化作用的影响。相关成果发表在物理化学著名期刊 J. Phys. Chem. Lett. 8, 2393 (2017)。

       另外，该研究小组前期基于发展的PCM-调控理论方法在预测有机材料其它性质方面，与实验值或高水平方法相比都显示了很好的计算精度，比如电子电离能、亲和势、带隙、极化能和激子结合能，相关研究发表在 J. Comput. Chem 38, 569 (2017)；Acta Phys.-Chim. Sin. 33, 1171 (2017)；J. Phys. Chem. C 120, 8048 (2016)；J. Chem. Theory Comput. 12, 2906 (2016)。

图1 基于热活化延迟荧光机制的激发态能级示意图

图2 在固态极化作用影响下的TADF分子的空穴-电子分布