2021 Fiscal Year Annual Research Report
シングレットフィッションから生成した三重項融合による遅延蛍光の普遍則と個性の解明
Project/Area Number |
19K05395
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Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
Principal Investigator |
関 和彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 上級主任研究員 (60344115)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 隆二 日本大学, 工学部, 教授 (60204509)
矢後 友暁 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (30451735)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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Keywords | 励起子 / 拡散 / 一重項 / 三重項 / 磁場効果 |
Outline of Annual Research Achievements |
シングレットフィッション (SF) は、光励起で生成した一重項励起子が2つの三重項励起子に分離する光化学過程であり、三重項融合 (TF) はこの逆過程である. SFは、1つの一重項励起子を2つの三重項励起子に分離することから、三重項励起子を構成している電荷対を分離することにより光電変換効率を上げることが期待されている. 三重項励起子は一重項励起子と比較して寿命が長いという利点もある. 一重項励起子は三重項励起子よりも寿命が短く発光により減衰する. 本研究では、TFが拡散を介して起こる場合、TFから再生成した一重項励起子が前述の寿命よりも遅く減衰する蛍光を示す現象に着目した。この遅延蛍光の起こる機構の解明を目的としている. 拡散という普遍的な現象に対する結晶構造に由来する三重項励起子の拡散異方性の影響について理論と実験の両面から調査した. テトラセンについては遅延蛍光の冪乗則に従う減衰の測定から拡散を介して起こっていると結論することができることを確立することができた.これに対して、結晶異方性の強いルブレンについては、遅延蛍光の冪乗則に従う減衰について拡散を介していると解釈できるが、拡散の次元依存性について他のグループと解釈が分かれている.理論的には遅延蛍光の冪乗則に従う減衰は2次元以上では次元dを用いて指数は-d/2と表されるが、一次元系では-1/2ではなく-3/2となることが知られていないことが原因と考えられる.最終年度では、本研究で得られた理論的な手法を拡張し、励起子の解離効率の温度依存性及び結晶性依存性について調査した. 結晶性が悪い方が解離効率が高いという結果と結晶性が良い方が解離効率が高いという相反する結果が知られていたが、励起子の解離効率が高い場合には結晶性が良い方が解離効率が高く、低い場合には結晶性が悪い方が解離効率が高くなる場合があることを示した.
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