2018 Fiscal Year Final Research Report

Basic study of pai-radicals toward spintronics devices utilizing excited-state dynamics

Research Project

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Project/Area Number	16H04136
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Research Field	Functional solid state chemistry
Research Institution	Osaka City University
Principal Investigator	TEKI YOSHIO 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (00180068)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	吉野治一大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60295681) 仕幸英治大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (90377440)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	πラジカル / 励起状態ダイナミクス / ペンタセン誘導体 / 有機半導体材料 / スピン流 / 発光性ラジカル / エキシマー形成初期過程
Outline of Final Research Achievements	Four representative results were obtained. (1) Pentacene derivatives having both radical- and triisopropylsilylethynyl (TIPS) substituent were synthesized. Remarkable photostability improvement ca. 50 times than that of 6,13-bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene (TIPS-pentacene) was achieved. (2) The photoconductivity and magnetoconductance in the thin film of a typical weak charge-transfer complex (pyrene/dimethylpyromellitdiimide) was investigated and the excited-state dynamics was clarified in detail. (3) The spin transport was successfully detected in thermally-evaporated TIPS-pentacene films. (4) The excited-state dynamics of the photostable luminescent organic radical, (3,5-dichloro-4-pyridyl)bis(2,4,6-trichlorophenyl)methyl, doped in a host crystal was investigated by using optically detected ESR, time-resolved emission, and a quantum dynamics simulation. The initial process of excimer formation has been clarified for the first time from the viewpoint of the spin chemistry.
Free Research Field	スピン科学、物性物理化学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	申請代表者らが見出した、ラジカル付加による光耐久性の向上方法を発展させることにより安定なペンタセン誘導体として市販もされているTIPS-ペンタセンを遥かに凌駕する光耐久性が実現できたことは、新規有機電子材料や有機半導体材料への展開を可能にする成果で、この種の系が実際に半導体材料として使用されることになれば、本研究成果の社会的意義と波及効果は極めて大きい。また、発光性ラジカルの励起状態ダイナミクスの研究により、エキシマー形成の初期過程が初めてスピンをプローブとして用いることにより詳細に解明できた事は、ラジカルだけでなく分子の励起状態に対する新規な知見を与え、学術的意義の非常に高い成果である。