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2023 Fiscal Year Annual Research Report

電子スピン選択的な励起子解離による革新的有機光電変換素子の創製

Research Project

Project/Area Number 21H02015
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

中野谷 一  九州大学, 工学研究院, 准教授 (90633412)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords自発配向分極 / 分子配向 / 電荷移動型励起状態 / 有機薄膜
Outline of Annual Research Achievements

本研究の最終目標は、有機分子系において生成される電荷移動(CT: charge-transfer)型励起子に着目し、光電変換素子における根本的な動作原理である励起子解離過程において、その励起電子スピン状態の選択性を実証し、 “逆電子移動損失ゼロ” という革新的な光電変換素子を実現することである。
R4年度までの研究において、最低励起一重項準位と最低励起三重項準位間のエネルギー差が室温程度にまで小さい有機分子系においては、その長い励起子寿命に起因し、励起三重項準位からの励起子解離が優先的に生じることを明らかとした。この事実は、光電変換素子などに本研究で見出してきた分子系を用いることで、電荷再結合による電荷損失を極限にまで抑制できると期待できる。また、極性の高い有機薄膜中で生成した電荷は、驚くべきことに1ヶ月間以上に渡って極めて安定に保持されているという事実を見出した。R5年度においては、有機薄膜中における電荷の長時間蓄積現象に焦点を当て、有機極性薄膜界面での極性状態が保持特性におよぼす影響について検討を進め、異なる極性を有する有機薄膜を積層した構造において、電荷保持特性が著しく向上することを明らかにした(J. Mater. Chem. C, 2024,12, 1055-1060)。また有機薄膜における自発配向分極の極性制御にも取り組み、極性分子薄膜中への無極性分子のドーピングにより、ある種の有機薄膜では自発配向分極の極性が反転することを初めて見出した(Chem. Phys. Lett., 2023, 833, 140915)。これらの得られた学術的知見は、有機分子の極性によって誘起される自発配向分極の形成および積層界面の極性制御により、電荷の超安定保持が可能であることを意味し、光電変換素子の高性能化だけでなく撮像素子やメモリ素子などに応用できると期待できる。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] The role of spontaneous orientation polarization on charge storage behavior at an interface between organic semiconductor layers2024

    • Author(s)
      Yamanaka Takahiko、Nakanotani Hajime、Adachi Chihaya
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry C

      Volume: 12 Pages: 1055~1060

    • DOI

      10.1039/D3TC03979J

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancing Triplet?Triplet Upconversion Efficiency and Operational Lifetime in Blue Organic Light-Emitting Diodes by Utilizing Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials2023

    • Author(s)
      Nguyen Thanh B.、Nakanotani Hajime、Chan Chin-Yiu、Kakumachi Shunta、Adachi Chihaya
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 15 Pages: 23557~23563

    • DOI

      10.1021/acsami.3c02855

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Abrupt exciton quenching in blue fluorescent organic light-emitting diodes around turn-on voltage region2023

    • Author(s)
      Kakumachi Shunta、Ba Nguyen Thanh、Nakanotani Hajime、Adachi Chihaya
    • Journal Title

      Chemical Engineering Journal

      Volume: 471 Pages: 144516~144516

    • DOI

      10.1016/j.cej.2023.144516

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A polar transition of spontaneous orientation polarization in organic amorphous thin films2023

    • Author(s)
      Ueda Yuuhi、Tanaka Masaki、Nakanotani Hajime、Adachi Chihaya
    • Journal Title

      Chemical Physics Letters

      Volume: 833 Pages: 140915~140915

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2023.140915

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anti‐Stokes Luminescence in Multi‐Resonance‐Type Thermally‐Activated Delayed Fluorescence Molecules2023

    • Author(s)
      Kohata Shintaro、Nakanotani Hajime、Chitose Youhei、Yasuda Takuma、Tsuchiya Youichi、Adachi Chihaya
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 62 Pages: e202312326

    • DOI

      10.1002/anie.202312326

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 熱活性化遅延蛍光分子の進展:有機EL からフォトンアップコンバージョン2024

    • Author(s)
      中野谷 一
    • Organizer
      日本化学会第104回春季年会
    • Invited
  • [Presentation] 熱活性化遅延蛍光分子におけるアンチストークス発光2024

    • Author(s)
      木幡真太郎, 中野谷一, 安達千波矢
    • Organizer
      第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Enhancing TTU-OLED performances by utilizing TADF Materials2023

    • Author(s)
      Thanh Ba Nguyen, Hajime Nakanotani, Chin-Yiu Chan, Shunta Kakumachi, Chihaya Adachi
    • Organizer
      有機EL討論会第36回例会
  • [Presentation] Research on Anti-Stokes Luminescence in Thermally Activated Delayed Fluorescence Molecules2023

    • Author(s)
      木幡真太郎, 中野谷一, 安達千波矢
    • Organizer
      2023年光化学討論会
  • [Presentation] 青色蛍光OLEDの駆動電圧付近で生じる急激な励起消滅過程2023

    • Author(s)
      角町 駿太, Thanh Ba Nguyen, 中野谷 一, 安達 千波矢
    • Organizer
      第84回 応用物理学会 秋季学術講演会
  • [Presentation] Abrupt exciton quenching in blue fluorescent organic light-emitting diodes around turn-on voltage region2023

    • Author(s)
      角町 駿太, Thanh Ba Nguyen, 中野谷 一, 安達 千波矢
    • Organizer
      The 15th Asian Conference on Organic Electronics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 青色蛍光OLEDの駆動電圧付近で生じる急激な励起子消滅過程2023

    • Author(s)
      角町 駿太, Thanh Ba Nguyen, 中野谷 一, 安達 千波矢
    • Organizer
      有機EL討論会 第37回例会

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Published: 2024-12-25  

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