| Project/Area Number |
22K05039
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Hokkaido University of Education (2023-2024)
Osaka Metropolitan University (2022) |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大須賀 秀次 和歌山大学, システム工学部, 准教授 (50304184)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 有機EL / 励起三重項 / 遅延蛍光 / 電子スピン共鳴 / 有機エレクトロルミネッセンス / 有機発光ダイオード / ESR / りん光 / 励起三重項状態 / 室温りん光 / スピン軌道相互作用 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、平面構造を有するパイ共役分子に対してスピン軌道相互作用の定量評価を可能とする研究手法を確立し、代表者らが開発してきた室温メタルフリーりん光性有機ＥＬ発光材料の発光効率を向上させる。具体的には、1）非金属ヘテロ原子を様々な結合様式で配置したパイ共役系分子群の合成、2）代表者がこれまで独自に開発してきた国内で唯一の高周波パルス電子スピン共鳴装置の改良により、スピン軌道相互作用と強く相関した物理量の高精度決定、3）それらを指標に、スピン軌道相互作用の定量解析を可能とする量子化学計算手法の最適化、そして4）その計算手法を用いた新たな高効率メタルフリーりん光性材料の分子設計を遂行する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Triplet excited states in organic molecules are generally optically inactive due to spin-forbidden transitions to the singlet ground state. Room-temperature phosphorescence and fluorescence have previously been observed in thienyl-substituted phenazines without heavy metals. This investigation revealed delayed emission in the excited dimers of fused thiophenes, likely associated with triplet-triplet annihilation. Optical and EPR measurements, together with quantum chemical calculations, indicated that the fused thiophenes form head-to-tail dimers in both the ground and excited states. The substantial energy gap between the high-lying triplet states and the lowest-lying triplet state inhibits internal conversion from Tn to T1, leading to a relatively long lifetime for the hot triplet excited states. Consequently, the delayed emission is likely TADF between the lowest excited singlet and hot triplet states in the dimer structure.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
現在商用化されている有機ELディスプレイでは、青色光源に蛍光材料が、緑色・赤色光源にりん光材料が用いられており、より高効率な青色りん光材料の開発が世界的に進められている。一方で、商用のものはすべてレアメタルを用いており、メタルフリーの発光材料の開発もまた、研究代表者のほか国内外で活発に行われている。有機EL発光の効率を向上させるには、励起三重項状態の活用が不可欠であり、そのためにはりん光もしくは熱活性遅延蛍光を活性化させる必要がある。りん光性有機発光材料の開発は、代表者が以前報告しているが、本研究ではさらに、チオフェン縮環系に対して熱活性遅延蛍光の観測にも成功した。
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