Abstract In the past several years, applications of transition metal complexes in tuning the reactivity of organocatalyst‐promoted transformations have attracted increasing attention in the synthetic community. Efforts in this direction have led to the discovery of unprecedented reactivities, which are not accessible through the use of either of these two catalytic systems separately. The concept continues to develop and offers huge potential. This microreview describes and summarizes recent progress in this field, focusing on discussion of the enhancement and diversification of reactivity patterns in organocatalysis through the deployment of transition metal complexes.

The combination of rigid acridine donor and 1,8-naphthalimide acceptor has afforded two orange-red emitters of NAI-DMAC and NAI-DPAC with high rigidity in molecular structure and strongly pretwisted charge transfer state. Endowed with high photoluminescence quantum yields (ΦPL ), distinct thermally activated delayed fluorescence (TADF) characteristics, and preferentially horizontal emitting dipole orientations, these emitters afford record-high orange-red TADF organic light-emitting diodes (OLEDs) with external quantum efficiencies of up to 21-29.2%, significantly surpassing all previously reported orange-to-red TADF OLEDs. Notably, the influence of microcavity effect is verified to support the record-high efficiency. This finding relaxes the usually stringent material requirements for effective TADF emitters by comprising smaller radiative transition rates and less than ideal ΦPL s.

The thermally activated delayed fluorescence (TADF) mechanism has recently attracted significant interest in the field of organic light-emitting diodes (OLEDs). TADF relies on the presence of a very small energy gap between the lowest singlet and triplet excited states. Here, we demonstrate that time-dependent density functional theory in the Tamm-Dancoff approximation can be very successful in calculations of the lowest singlet and triplet excitation energies and the corresponding singlet-triplet gap when using nonempirically tuned range-separated functionals. Such functionals provide very good estimates in a series of 17 molecules used in TADF-based OLED devices with mean absolute deviations of 0.15 eV for the vertical singlet excitation energies and 0.09 eV [0.07 eV] for the adiabatic [vertical] singlet-triplet energy gaps as well as low relative errors and high correlation coefficients compared to the corresponding experimental values. They significantly outperform conventional functionals, a feature which is rationalized on the basis of the amount of exact-exchange included and the delocalization error. The present work provides a reliable theoretical tool for the prediction and development of novel TADF-based materials with low singlet-triplet energetic splittings.

A record power conversion efficiency (PCE) of over 19% is realized in planar-mixed heterojunction (PMHJ) organic solar cells (OSCs) by adopting the asymmetric selenium substitution strategy in making a pseudosymmetric electron acceptor, BS3TSe-4F. The combined molecular asymmetry with more polarizable selenium substitution increases the dielectric constant of the D18/BS3TSe-4F blend, helping lower the exciton binding energy. On the other hand, dimer packing in BS3TSe-4F is facilitated to enable free charge generation, helping more efficient exciton dissociation and lowering the radiative recombination loss (ΔE2 ) of OSCs. As a result, PMHJ OSCs based on D18/BS3TSe-4F achieve a PCE of 18.48%. By incorporating another mid-bandgap acceptor Y6-O into D18/BS3TSe-4F to form a ternary PMHJ, a higher open-circuit voltage (VOC ) can be achieved to realize an impressive PCE of 19.03%. The findings of using pseudosymmetric electron acceptors in enhancing device efficiency provides an effective way to develop highly efficient acceptor materials for OSCs.

Recent advances in the development of polymerized A-D-A-type small-molecule acceptors (SMAs) have promoted the power conversion efficiency (PCE) of all-polymer solar cells (all-PSCs) over 13%. However, the monomer of an SMA typically consists of a mixture of three isomers due to the regio-isomeric brominated end groups (IC-Br(in) and IC-Br(out)). In this work, the two isomeric end groups are successfully separated, the regioisomeric issue is solved, and three polymer acceptors, named PY-IT, PY-OT, and PY-IOT, are developed, where PY-IOT is a random terpolymer with the same ratio of the two acceptors. Interestingly, from PY-OT, PY-IOT to PY-IT, the absorption edge gradually redshifts and electron mobility progressively increases. Theory calculation indicates that the LUMOs are distributed on the entire molecular backbone of PY-IT, contributing to the enhanced electron transport. Consequently, the PM6:PY-IT system achieves an excellent PCE of 15.05%, significantly higher than those for PY-OT (10.04%) and PY-IOT (12.12%). Morphological and device characterization reveals that the highest PCE for the PY-IT-based device is the fruit of enhanced absorption, more balanced charge transport, and favorable morphology. This work demonstrates that the site of polymerization on SMAs strongly affects device performance, offering insights into the development of efficient polymer acceptors for all-PSCs.

A novel small molecule acceptor MeIC with a methylated end-capping group is developed. Compared to unmethylated counterparts (ITCPTC), MeIC exhibits a higher lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level value, tighter molecular packing, better crystallites quality, and stronger absorption in the range of 520-740 nm. The MeIC-based polymer solar cells (PSCs) with J71 as donor, achieve high power conversion efficiency (PCE), up to 12.54% with a short-circuit current (JSC ) of 18.41 mA cm-2 , significantly higher than that of the device based on J71:ITCPTC (11.63% with a JSC of 17.52 mA cm-2 ). The higher JSC of the PSC based on J71:MeIC can be attributed to more balanced μh /μe , higher charge dissociation and charge collection efficiency, better molecular packing, and more proper phase separation features as indicated by grazing incident X-ray diffraction and resonant soft X-ray scattering results. It is worth mentioning that the as-cast PSCs based on MeIC also yield a high PCE of 11.26%, which is among the highest value for the as-cast nonfullerene PSCs so far. Such a small modification that leads to so significant an improvement of the photovoltaic performance is a quite exciting finding, shining a light on the molecular design of the nonfullerene acceptors.

In this work, an effectual strategy of constructing polar small molecule acceptors (SMAs) to promote fill factor (FF) of nonfullerene polymer solar cells (PSCs) is first reported. Three asymmetrical SMAs of IDT6CN, IDT6CN-Th, and IDT6CN-M, which own large dipole moments, are designed and synthesized. The PSCs based on three polar SMAs exhibit apparently higher FFs compared with their symmetrical analogues. The asymmetrical design strategy accompanied with side chain and end group engineering makes IDT6CN-Th- and IDT6CN-M-based nonfullerene PSCs achieve high power conversion efficiency with FFs approaching 77%.

In the traditional molecular design of thermally activated delayed fluorescence (TADF) emitters composed of electron-donor and electron-acceptor moieties, achieving a small singlet-triplet energy gap (ΔEST ) in strongly twisted structures usually translates into a small fluorescence oscillator strength, which can significantly decrease the emission quantum yield and limit efficiency in organic light-emitting diode devices. Here, based on the results of quantum-chemical calculations on TADF emitters composed of carbazole donor and 2,4,6-triphenyl-1,3,5-triazine acceptor moieties, a new strategy is proposed for the molecular design of efficient TADF emitters that combine a small ΔEST with a large fluorescence oscillator strength. Since this strategy goes beyond the traditional framework of structurally twisted, charge-transfer type emitters, importantly, it opens the way for coplanar molecules to be efficient TADF emitters. Here, a new emitter, composed of azatriangulene and diphenyltriazine moieties, is theoretically designed, which is coplanar due to intramolecular H-bonding interactions. The synthesis of this hexamethylazatriangulene-triazine (HMAT-TRZ) emitter and its preliminary photophysical characterizations point to HMAT-TRZ as a potential efficient TADF emitter.

Abstract A series of tetraarylsilane compounds, namely p ‐BISiTPA ( 1 ), m ‐BISiTPA ( 2 ), p ‐OXDSiTPA ( 3 ), m ‐OXDSiTPA ( 4 ), are designed and synthesized by incorporating electron‐donating arylamine and electron‐accepting benzimidazole or oxadiazole into one molecule via a silicon‐bridge linkage mode. Their thermal, photophysical and electrochemical properties can be finely tuned through the different groups and linking topologies. The para ‐disposition compounds 1 and 3 display higher glass transition temperatures, slightly lower HOMO levels and triplet energies than their meta ‐disposition isomers 2 and 4 , respectively. The silicon‐interrupted conjugation of the electron‐donating and electron‐accepting segments gives these materials the following advantages: i) relative high triplet energies in the range of 2.69–2.73 eV; ii) HOMO/LUMO levels of the compounds mainly depend on the electron‐donating and electron‐accepting groups, respectively; iii) bipolar transporting feature as indicated by hole‐only and electron‐only devices. These advantages make these materials ideal universal hosts for multicolor phosphorescent OLEDs. 1 and 3 have been demonstrated as universal hosts for blue, green, orange and white electrophosphorescence, exhibiting high efficiencies and low efficiency roll‐off. For example, the devices hosted by 1 achieve maximum external quantum efficiencies of 16.1% for blue, 22.7% for green, 20.5% for orange, and 19.1% for white electrophosphorescence. Furthermore, the external quantum efficiencies are still as high as 14.2% for blue, 22.4% for green, 18.9% for orange, and 17.4% for white electrophosphorescence at a high luminance of 1000 cd m −2 . The two‐color, all‐phosphor white device hosted by 3 acquires a maximum current efficiency of 51.4 cd A −1 , and a maximum power efficiency of 51.9 lm W −1 . These values are among the highest for single emitting layer white PhOLEDs reported till now.