京都大學研究團隊成功開發出一種具有極窄發光頻譜的有機材料，其發光半峰全寬(Full Width at Half Maximum; FWHM)僅5.5奈米，創下極窄頻發光材料的新成果。此項技術可望應用於高解析度顯示器，推動下一代OLED等顯示技術發展。京都大學早於2016年即提出新的分子設計方向，推動窄頻發光材料的開發。近年來，利用多重共振(Multiple Resonance; MR)效應進行分子設計，已成功開發出發光半峰全寬約20奈米的材料。然而，為了進一步提升顯示器色純度與解析度，仍須實現更窄的發光頻譜。
此次京都大學提出新的分子設計策略，透過連接多個MR基本單元，擴大最高占據分子軌域(Highest Occupied Molecular Orbital; HOMO)與最低未占分子軌域(Lowest Unoccupied Molecular Orbital; LUMO)的空間分離區域，在維持MR效應的同時，使激子(Exciton)能夠更加非局域化。研究團隊藉由詳細評估新開發分子的發光特性，證實此設計方法的有效性。此次開發的新型分子「m-CzB10-Mes」為梯形結構中分子(Ladder-type Medium-sized Molecule)，屬於奈米碳材料的一種。京都大學利用自主開發的「一次性硼化法(One-shot Boronation Method)」，可在目標位置以超過99%的高產收率導入硼原子，成功高效率合成含有10個硼原子的異質奈米碳分子。
採用m-CzB10-Mes作為發光材料後，可同時實現多項性能的提升，包括大幅縮小發光半峰全寬、提高發光量子產率，以及加快熱活化延遲螢光(Thermally Activated Delayed Fluorescence; TADF)過程。其中，新材料在甲苯溶液中的發光半值寬達6.9奈米，在低極性溶劑環境下更縮小至5.5奈米。此外，m-CzB10-Mes亦展現優異的TADF特性，其延遲螢光壽命低於1微秒，達到相當於既有D-A型(Donor-Acceptor型)材料的性能，成功兼顧超窄頻發光與高速TADF特性。
此次研究雖已在溶液狀態下實現接近5奈米等級的超窄發光頻寬，但在固態薄膜中，由於分子排列與分子間作用影響，光譜仍會略微展寬；在OLED元件中，發光半峰全寬約維持於10奈米。京都大學指出，未來的重要課題將是控制固態狀態下的分子排列方式與分子間相互作用，以進一步提升材料在實際顯示元件中的性能。此次的研究成果為開發具高色純度、高解析度的新世代OLED發光材料提供重要技術基礎，可望應用於未來超高精細顯示器與先進光電元件領域。