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Controlling photo-induced charge-separation and emission from charge-recombination processes using soft crystals

Publicly Offered Research

Project AreaSoft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering
Project/Area Number 18H04522
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionOkinawa Institute of Science and Technology Graduate University (2019)
Kyushu University (2018)

Principal Investigator

嘉部 量太  沖縄科学技術大学院大学, 有機光エレクトロニクスユニット, 准教授 (00726490)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords有機蓄光 / 電荷分離 / 電荷再結合 / 有機半導体 / フォトルミネッセンス / ソフトクリスタル / 単結晶 / 電子移動
Outline of Annual Research Achievements

蓄光材料は時計文字盤や避難誘導灯などへ実用化されている。既存の材料は全て無機材料で構成されるのに対して、我々は有機物から構成される有機蓄光を報告した。しかし有機蓄光の光誘起電荷分離・電荷蓄積・電荷再結合発光過程の解明・制御には至っていない。本研究ではこれら過程のアクティブな制御を目指して、材料開発およびメカニズムの解明を行った。
有機蓄光システムは電子ドナー材料と電子アクセプター材料の2成分から構成されるが、その材料は一部のフォスフィンオキシドに限定されていた。しかし、有機蓄光の発光システムから考えると多くの組み合わせで蓄光発光が得られると考えられる。そこで種々の電子ドナー・電子アクセプターの組み合わせについて検討した結果、多くの組み合わせが有機蓄光を示すことを見出した。また、ほとんどは電荷移動励起状態からの発光に相当するため、その発光色はドナー材料のHOMO準位とアクセプターの LUMO 準位の差に相当することを見出した。一方で、各材料の三重項励起準位も影響し、これら準位が電荷移動励起準位より十分に低い場合、三重項から蓄光発光が得られることを見出した。
発光機構の詳細解明のために単結晶系の開発も進めているが、これら材料自体の三重項励起準位の制御が困難なことが実現に至っていない原因であると考えられる。また、蓄積電荷の挙動を解明するために、熱ルミネッセンス測定を進めた結果、無機蓄光と同様に電荷蓄積による発光が観測された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 12 results)

  • [Journal Article] Influence of energy gap between charge-transfer and locally excited states on organic long persistence luminescence2020

    • Author(s)
      Lin Zesen、Kabe Ryota、Wang Kai、Adachi Chihaya
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 191-191

    • DOI

      10.1038/s41467-019-14035-y

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Orange Organic Long-persistent Luminescence from an Electron Donor/Acceptor Binary System2020

    • Author(s)
      Lin Zesen、Kabe Ryota、Adachi Chihaya
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 49 Issue: 2 Pages: 203-206

    • DOI

      10.1246/cl.190823

    • NAID

      130007795216

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Many Exciplex Systems Exhibit Organic Long‐Persistent Luminescence2020

    • Author(s)
      Nishimura Naohiro、Lin Zesen、Jinnai Kazuya、Kabe Ryota、Adachi Chihaya
    • Journal Title

      Advanced Functional Materials

      Volume: 30 Issue: 22 Pages: 2000795-2000795

    • DOI

      10.1002/adfm.202000795

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication-method Independence of Organic Long-persistent Luminescence Performance2019

    • Author(s)
      Kazuya Jinnai, Naohiro Nishimura, Ryota Kabe, Chihaya Adachi
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 48 Issue: 3 Pages: 270-273

    • DOI

      10.1246/cl.180949

    • NAID

      130007607794

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Organic Long-Persistent Luminescence from a Flexible and Transparent Doped Polymer2018

    • Author(s)
      Zesen Lin, Ryota Kabe,Naohiro Nishimura,Kazuya Jinnai, Chihaya Adachi
    • Journal Title

      Advanced Materials

      Volume: 30 Issue: 45 Pages: 1803713-1803713

    • DOI

      10.1002/adma.201803713

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Wide-Range Tuning and Enhancement of Organic Long-Persistent Luminescence Using Emitter Dopants2018

    • Author(s)
      Kazuya Jinnai, Ryota Kabe, Chihaya Adachi
    • Journal Title

      Advanced Materials

      Volume: 30 Issue: 38 Pages: 1800365-1800365

    • DOI

      10.1002/adma.201800365

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Long-persistent luminescence from exciplex2019

    • Author(s)
      Ryota Kabe
    • Organizer
      ICMAT2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 有機物からの蓄光発光2019

    • Author(s)
      嘉部量太
    • Organizer
      高分子討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Long-Lasting Emission from Organic Host-Guest Systems2019

    • Author(s)
      嘉部量太
    • Organizer
      錯体化学会 第69回討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Long-Persistent Luminescence from Organic Molecules2019

    • Author(s)
      Ryota Kabe
    • Organizer
      IDW19
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Long-Lived Emission from Organic Molecules2019

    • Author(s)
      嘉部量太
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 分子間電荷移動に基づいた有機蓄光システム2019

    • Author(s)
      嘉部量太
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 電荷分離を利用した有機蓄光システム2018

    • Author(s)
      嘉部量太
    • Organizer
      日本学術振興会 情報科学用有機材料第142委員会合同研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 有機長残光材料の設計2018

    • Author(s)
      嘉部量太
    • Organizer
      第13回 有機デバイス・物性院生研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 光り続ける有機物2018

    • Author(s)
      嘉部量太
    • Organizer
      化学フロンティア研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 長残光を示す有機材料の開発2018

    • Author(s)
      嘉部量太
    • Organizer
      高知化学シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 有機物を用いた蓄光材料2018

    • Author(s)
      嘉部量太
    • Organizer
      新化学技術推進協会講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Long-lived triplet excitons and radical ion pairs in organic semiconducting host-guest systems2018

    • Author(s)
      Ryota Kabe, Chihaya Adaachi
    • Organizer
      MRS fall meeting 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Organic afterglow emission from long-lived excitons2018

    • Author(s)
      Ryota Kabe, Chihaya Adachi
    • Organizer
      Regensburg University Seminar
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Organic Long Persistent Luminescence2018

    • Author(s)
      Ryota Kabe, Chihaya Adachi
    • Organizer
      SPIE Photonics and Optics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Organic long persistent luminescence from a mixture of donor and acceptor2018

    • Author(s)
      Ryota Kabe, Chihaya Adachi
    • Organizer
      France-Japan Workshop on Optoelectronics and Photonics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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