Theoretical design of cascade luminescent molecules using thermally activated delayed fluorescence
| Project/Area Number |
20F20703
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
森 寛敏 中央大学, 理工学部, 教授 (90501825)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
WEBER FABIAN 中央大学, 理工学部, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 電子状態インフォマティクス / 熱活性遅延蛍光 / 一重項分裂 / 電子状態 / マテリアルズ・インフォマティクス / 密度汎関数法 / 半経験分子軌道法 |
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| Outline of Research at the Start |
密度汎関数理論に基づく電子状態計算により、色純度に優れた熱活性遅延蛍光分子となり得るヘテロ有機π電子系の創成に挑む。電子状態データベースの作成とその機械学習により、網羅的な実験・電子状態計算を回避しつつ、効果的に目的物質を暴く、電子状態インフォマティクス の手法を確立する。可能ならば、色純度に優れた熱活性遅延蛍光分子の応用による、有機レーザー媒体の候補となる発光分子の設計まで狙う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子状態計算に基づく情報化学的アプローチにより、一重項分裂および熱活性遅延蛍光を利用した太陽電池材料・発光材料の迅速開発法に関する研究を実施した。これらの光電変換材料では、複数の励起状態のエネルギー準位に対して、厳しい物理条件が課されている。例えば、一重項分裂材料の場合には、一重項励起状態のエネルギーが三重項励起状態のエネルギーの2倍となるとき、太陽電池としての光電変換効率を最大化できる。しかし、そのような条件を満たす分子を、試行錯誤的な実験のみで見つけることは事実上難しい。そこで、一般に高精度量子化学計算に基づく分子設計が行われてきたが、その計算コストの高さが壁となり、数百万〜億を超える候補物質に対する迅速スクリーニング法の確立が求められていた。
本研究では、半経験分子軌道法に基づき迅速に生成できる電子的特徴量と、精密な時間依存密度汎関数法に基づく励起エネルギーを関連づける機械学習モデルを構築することで、僅かな時間で大量の候補物質の電子的性質を高精度予測できる「電子状態インフォマティクス」の手段を確立した。開発手法を一重項分裂材料の探索に応用した結果、天然の色素として知られるインジゴを基盤骨格とした分子群から、合成可能性が高い候補有機分子を複数見出すことができた。また、熱活性遅延蛍光材料の探索においては、近赤外発光をする熱活性遅延蛍光材料の探索に成功した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
