Supramolecular Discrete Excimers Based on Fused-Polycyclic pi-Systems for Optoelectronic Application

Research Project

Project/Area Number	23KF0062
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	外国
Review Section	Basic Section 35030:Organic functional materials-related
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	安田琢麿九州大学, 高等研究院, 教授 (00401175)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	KESHRI SUDHIR 九州大学, 高等研究院, 外国人特別研究員
Project Period (FY)	2023-04-25 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000) Fiscal Year 2024: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000) Fiscal Year 2023: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords	エキシマー / 狭帯域発光材料 / 有機EL
Outline of Research at the Start	分子凝集系・夾雑系では分子間での電子的相互作用は不可避である。その結果、励起会合体由来の発光が支配的になり、発光効率の低下や意図しない励起エネルギー移動の原因となる。しかし、これは一般的なバルク凝集系における事象である。最近、２つのπ電子系のみを積層させた離散的π会合体（Discrete Excimer）において、バルクとも孤立系とも異なる興味深い発光特性を見出しているが、Discrete Excimerの光機能は未開拓である。本研究では、離散的π会合体を精密に設計し、その基礎的な光物理挙動・励起ダイナミクスを明らかにするとともに、バルクや孤立系とは異なる新機能を開拓する。
Outline of Annual Research Achievements	２つのπ電子系のみを積層させた離散的π会合体は、バルクとも孤立系とも異なる興味深い光学物性を示すことが期待される。このような離散的π会合体（離散エキシマーと呼ぶ）の光機能の開拓を目指して研究を進めてきた。具体的には、キサンテンを架橋ユニットとして用い、縮合多環π骨格を向かい合う形で導入した積層型分子群を設計・合成し、その光学物性を詳細に調査した。さらに、実際の有機ELにおける発光材料としての機能評価も併せて行った。その結果、離散エキシマーは優れた電界発光特性を有することが明らかとなり、対応する孤立分子や通常のエキシマーと大きく異なる挙動を示すことが確認された。本研究を通して、新しい離散エキシマーに関する基礎・応用の両面からの更なる検討が待たれる。また、縮合多環π骨格に重カルコゲン原子をドーピングした新規発光材料の設計・合成も併せて行った。重原子効果に基づくスピン－軌道カップリングの増大により、超高速な項間交差／逆項間交差を示すことを明らかにした。量子化学計算と時間分解発光特性の解析を通して、理論と実験の両面からこれらの材料の特異な励起ダイナミクスを調査した。カルコゲン原子の電子摂動効果で、励起ダイナミクスや発光特性を変調できることを明らかにした。これらの知見は、次年度での離散エキシマーの合理的設計に活用できる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 概ね研究計画に従って順調に進んでおり、原著論文も既に１報発表している。
Strategy for Future Research Activity	初年度の検討で得られた知見を材料設計にフィードバックすることで、優れた発光特性や光機能を示す離散的π会合体の開発を継続的に進めていく。材料開発と併せて、実デバイスにおける機能評価についても検討する予定である。