CP-OLEDを指向したハイブリッド円偏光発光(CPL)体の開発

• Project Area: Coordination Asymmetry: Design of Asymmetric Coordination Sphere and Anisotropic Assembly for the Creation of Functional Molecules
• Project/Area Number: 19H04600
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: 今井 喜胤 近畿大学, 理工学部, 准教授 (80388496)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 円偏光発光 / CPL / 磁気円偏光発光 / MCPL / CP-OLED / キラル / ランタノイド / イリジウム / 蛍光 / テルビウム / ぺリレン / 面不斉

Outline of Research at the Start

光には右回転する光、左回転する光の二種類の円偏光発光(CPL)が存在し、現在の液晶に多用される直線偏光とは異なる光学特性を有する。本研究では、CPLを自家発光する光学活性有機発光ダイオードCP-OLEDの開発を指向し、高性能な有機円偏光発光体（CPL体）および有機-ランタノイドハイブリッドCPL体の開発を行う。

Outline of Annual Research Achievements

一般的に、有機-無機ハイブリッド発光体、有機発光体から円偏光発光(CPL)を作り出す場合、光学活性な発光体を用いる。本研究では、ラセミ体あるいはアキラルな有機-無機ハイブリッド発光体、有機発光体を用い、外部磁場を用いることにより、磁気円偏光発光(MCPL)の発出を試みた。
ラセミ体のEu(III)(hfa)3, Tb(III)(hfa)3などのランタノイド発光体や、それらに各種有機配位子を組み合わせた有機-ランタノイドハイブリッド発光体に外部磁場を印加し、MCPLを測定したところ、ラセミ体であるにもかかわらず、Eu(III)、Tb(III)由来のシャープな10-2~10-3/T-1 オーダーのMCPLを観測することに成功した。さらに、磁場の方向(N-UpあるいはS-Up)を変えることにより、MCPLの回転方向を制御することにも成功した
量子ドットは、その粒子径を変えることで発光波長を変えることができる。そこで、アキラルな量子ドットCdS/ZnSに外部磁場を印加することによるMCPL特性について検討した。その結果、CdS/ZnS(粒子径:4.5 nm)は固体状態とPMMA状態で、外部磁場を印加することにより、410 nm付近にS-Up(S→N)で正(+)のMCPLを示し、N-Upでは負(-)のMCPLを示した。
さらに、無機発光体、Y2O3:Eu (赤), BaMgAl10O17:Eu, Mn (緑) BaMgAl10O17:Eu (青)を粉末状態でMCPL特性評価したところ、キラリティを持たないにも関わらず極大MCPL波長(λMCPL)608 nm, 511 nm, 441 nmでそれぞれMCPLを観測することに成功した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Mirror-symmetric magnetic circularly polarized luminescence from CdS/ZnS core-shell quantum dots: Faraday effect in the photoexcited state (2021)
  • Author(s): Mimura Yuki、Fujiki Michiya、Imai Yoshitane
  • Journal Title: Chemical Physics Letters Volume: 767 Pages: 138353-138353
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2021.138353
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sign inversion of magnetic circularly polarized luminescence in Iridium(III) complexes bearing achiral ligands (2021)
  • Author(s): Matsudaira Kana、Izumoto Atsushi、Mimura Yuki、Kondo Yoshiro、Suzuki Satoko、Yagi Shigeyuki、Fujiki Michiya、Imai Yoshitane
  • Journal Title: Physical Chemistry Chemical Physics Volume: 23 Issue: 9 Pages: 5074-5078
  • DOI: 10.1039/d0cp05775d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mirror-image magnetic circularly polarized luminescence (MCPL) from optically inactive EuIII and TbIIItris(β-diketonate) (2020)
  • Author(s): Yoshikawa Hiroki、Nakajima Gaku、Mimura Yuki、Kimoto Takahiro、Kondo Yoshiro、Suzuki Satoko、Fujiki Michiya、Imai Yoshitane
  • Journal Title: Dalton Transactions Volume: 49 Issue: 28 Pages: 9588-9594
  • DOI: 10.1039/d0dt01464h
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Circularly polarised luminescence from planar-chiral Phanephos/Tb(iii)(hfa)3 hybrid luminophores (2019)
  • Author(s): Taniguchi Ayano、Hara Nobuyuki、Shizuma Motohiro、Tajima Nobuo、Fujiki Michiya、Imai Yoshitane
  • Journal Title: Photochemical & Photobiological Sciences Volume: 18 Issue: 12 Pages: 2859-2864
  • DOI: 10.1039/c9pp00296k
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Non-classical control of solid-state aggregation-induced enhanced circularly polarized luminescence in chiral perylene diimides (2019)
  • Author(s): Watanabe Kouhei、Taniguchi Ayano、Kaji Daiki、Hara Nobuyuki、Hosoya Tomomasa、Kanesaka Aoba、Harada Takunori、Nishikawa Hiroyuki、Imai Yoshitane
  • Journal Title: Tetrahedron Volume: 75 Issue: 21 Pages: 2944-2948
  • DOI: 10.1016/j.tet.2019.04.025
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solid-state AIEnh-circularly polarised luminescence of chiral perylene diimide fluorophores (2019)
  • Author(s): Taniguchi Ayano、Kaji Daiki、Hara Nobuyuki、Murata Ryosuke、Akiyama Shogo、Harada Takunori、Sudo Atsushi、Nishikawa Hiroyuki、Imai Yoshitane
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 9 Issue: 4 Pages: 1976-1981
  • DOI: 10.1039/c8ra09785b
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] アキラルな有機無機および無機発光体からの固体磁気円偏光発光 (MCPL) (2021)
  • Author(s): 木元 隆裕、味村 優輝、藤木 道也、今井 喜胤
  • Organizer: 日本化学会第101春季年会
• [Presentation] 外部磁場印加によるイリジウムおよび白金錯体からの磁気円偏光発光(MCPL) (2021)
  • Author(s): 松平 華奈、布袋 純一、山下 健一、近藤 喜郎、鈴木 仁子、八木 繁幸、藤木 道也、今井 喜胤
  • Organizer: 日本化学会第101春季年会
• [Presentation] 円偏光発光(CPL)特性を有する軸不斉テトラナフチル/Eu(III)ハイブリッド発光体の創製 (2019)
  • Author(s): 楫大輝・原伸行・北山真珠美・靜間基博・椿一典・今井喜胤
  • Organizer: 2019光化学討論会
• [Presentation] オリゴナフタレン/Eu(III)ハイブリッド発光体の創製と円偏光発光(CPL)特性 (2019)
  • Author(s): 楫大輝・原伸行・北山真珠美・靜間基博・椿一典・今井喜胤
  • Organizer: 錯体化学会第69回討論会
• [Presentation] 軸不斉オリゴナフタレン/Eu(III)ハイブリッド発光体の創製と円偏光発光(CPL)特性 (2019)
  • Author(s): 楫大輝・原伸行・北山真珠美・靜間基博・椿一典・今井喜胤
  • Organizer: 第30回基礎有機化学討論会