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無輻射遷移過程の解明とその深青色OLED材料の分子設計への応用

Research Project

Project/Area Number 22K05253
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 35030:Organic functional materials-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

佐藤 徹  京都大学, 福井謙一記念研究センター, 教授 (70303865)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords無輻射遷移 / 振電相互作用 / 有機EL / 内部転換 / 系間交差
Outline of Research at the Start

無輻射遷移は輻射遷移とともに光物理過程を構成する重要な過程である。無輻射遷移速度定数を定量的に計算することができ, さらにそれを分子構造から理解することができれば, 光化学の基礎だけでなく応用面でも大きな進展が期待できる。一方, 高効率で長寿命の深青色有機EL素子(OLED)の実現は依然として重要な課題である。本研究では内部転換速度定数ならびに系間交差速度さらには内部量子効率を計算する理論を構築し, EL機構の解明に適用する。さらに、本理論を新しいEL機構である高次三重項経由蛍光機構に応用し、 高効率深青色OLEDを設計する。

Outline of Annual Research Achievements

無輻射遷移過程は輻射遷移過程と競合する過程であり、これを抑制することは高効率発光を示す分子を実現する上で重要である。
分子中のすべての振動モードを考慮してcrude adiabatic描像に基づく無輻射遷移速度定数の解析的表式を導出し、内部転換ならびに系間速度定数を計算するプログラムを完成させた。これらのプログラムを用いて、フルオレノンとテトラセンについて計算を行い、先行研究で報告されている実験値を再現することを確認した。これらの方法は解析表現に基づいているため、無輻射遷移に関わるとされていた準位間のエネルギー差、振電相互作用、スピン軌道相互作用のいずれが重要な寄与を果たしているかを定量的に示すことができる。さらに、crude adiabatic描像に基づいているため、輻射過程でのフォトンの役割を無輻射過程ではフォノンが果たしているということが明瞭に理解できる。また、分子振動波動関数の重なり積分であるフランクーコンドン因子が、対角あるいは非対角振電相互作用・準位間のエネルギー差のいずれで決定されているかを可視化して解析することが可能である。
これまでに我々のグループで開発されてきた振電相互作用密度の概念に基づく解析手法と本研究成果とを組み合わせることにより、実験と比較可能な速度定数の理論的予測を行いつつ、高効率発光する分子の理論設計が可能となった。
また、本プログラムと解析手法をDABNAに適用して計算・解析を実施している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計算対象とした分子を変更した他は、当初の計画通りである。

Strategy for Future Research Activity

今後は、当初の計画通り、新規な発光分子やホスト分子の設計を行う。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Intersystem crossing as vibronically induced phonon emission and absorption processes: a unified view of nonradiative transitions in a molecule2024

    • Author(s)
      Wataru Ota, Motoyuki Uejima,Naoki Haruta, Tohru Sato
    • Journal Title

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      Volume: 97 Issue: 2

    • DOI

      10.1093/bulcsj/uoad020

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhanced solid-state phosphorescence of organoplatinum π-systems by ion-pairing assembly2024

    • Author(s)
      Haketa Yohei、Komatsu Kaifu、Sei Hiroi、Imoba Hiroki、Ota Wataru、Sato Tohru、Murakami Yu、Tanaka Hiroki、Yasuda Nobuhiro、Tohnai Norimitsu、Maeda Hiromitsu
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 15 Issue: 3 Pages: 964-973

    • DOI

      10.1039/d3sc04564a

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Role of Vibronic Couplings and Energy Gap in the Internal Conversion Process of a Molecule2023

    • Author(s)
      Wataru Ota, Motoyuki Uejima,Tohru Sato
    • Journal Title

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      Volume: 96 Issue: 6 Pages: 582-590

    • DOI

      10.1246/bcsj.20230049

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Localised surface plasmon resonance inducing cooperative Jahn-Teller effect for crystal phase-change in a nanocrystal2023

    • Author(s)
      Masanori Sakamoto, Masaki Hada, Wataru Ota, Fumihiko Uesugi, Tohru Sato
    • Journal Title

      Nature Commun.

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 4471-4471

    • DOI

      10.1038/s41467-023-40153-9

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Carbazole-Dendronized Luminescent Radicals2023

    • Author(s)
      Rui Xiaotian, Wataru Ota, Tohru Sato, Minori Furukori, Yasuo Nakayama, Takuya Hosokai, Eri Hisamura, Kazuhiro Nakamura, Kenshiro Matsuda, Kohei Nakao, Andrew P. Monkman, Ken Albrecht
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 135 Issue: 28

    • DOI

      10.1002/ange.202302550

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spontaneous-Symmetry-Breaking Charge Separation Induced by Pseudo-Jahn-Teller Distortion in Organic Photovoltaic Material2023

    • Author(s)
      Takeaki Zaima Takeaki Zaima Fukui Institute for Fundamental Chemistry, Kyoto University, Takano Nishibiraki-cho 34-4, Sakyo-ku, Kyoto 606-8103, Japan Department of Molecular Engineering, Graduate School of EngiTakeaki Zaima , Wataru Ota, Naoki Haruta, Motoyuki Uejima, Hideo Ohkita, Tohru Sato
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. Lett.

      Volume: 14 Issue: 43 Pages: 9706-9712

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.3c02527

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      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] フォノンの放出・吸収過程としての内部転換: 振電相互作用定数とエネルギーギャップの依存性2024

    • Author(s)
      ○佐藤 徹, 大田 航,上島 基之
    • Organizer
      日本化学会第104回春季年会
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  • [Presentation] フォノンの放出・吸収過程としての無輻射遷移2024

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      ○大田 航, 上島 基之, 春田 直毅, 佐藤 徹
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      日本化学会第104回春季年会
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      ○在間 嵩朗, 大田 航, 春田 直毅, 上島 基之, 大北 英生, 佐藤 徹
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      日本化学会第104回春季年会
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      ○河野 由帆, 春田 直毅, 正井 博和, 佐藤 徹
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  • [Presentation] 系間交差過程における振電相互作用とスピン軌道相互作用2023

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      ○大田 航,上島 基之,佐藤 徹
    • Organizer
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  • [Presentation] 内部転換過程におけるプロモーティングモードとアクセプティングモード2023

    • Author(s)
      大田 航,上島 基之,○佐藤 徹
    • Organizer
      第17回分子科学討論会
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  • [Presentation] 内部転換過程におけるプロモーティングモードとアクセプティングモード2023

    • Author(s)
      佐藤 徹, 大田 航, 上島 基之
    • Organizer
      日本化学会第103春季年会
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  • [Presentation] 系間交差過程における振電相互作用とスピン軌道相互作用2023

    • Author(s)
      大田 航, 上島 基之, 佐藤 徹
    • Organizer
      日本化学会第103春季年会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Internal Conversion Processes from the S2 and S1 states in Azulene2023

    • Author(s)
      在間 嵩朗, 大田 航, 佐藤 徹
    • Organizer
      第18回京都大学福井謙一記念研究センターシンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Role of Vibronic Couplings and Energy Gap in the Internal Conversion Process of a Molecule2023

    • Author(s)
      大田 航, 上島 基之, 佐藤 徹
    • Organizer
      第18回京都大学福井謙一記念研究センターシンポジウム
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 内部転換過程における振電相互作用とエネルギーギャップ2022

    • Author(s)
      大田 航, 上島 基之, 佐藤 徹
    • Organizer
      2022年光化学討論会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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