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2014 Fiscal Year Annual Research Report

次世代有機EL素子への応用を指向した熱活性化遅延蛍光の解明と新規分子骨格の設計

Research Project

Project/Area Number 24550210
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

佐藤 徹  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70303865)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords有機EL / 振電相互作用 / 熱活性型遅延蛍光 / フラーレン / ポルフィリン
Outline of Annual Research Achievements

次世代高効率有機EL 素子の機構として熱活性化遅延蛍光(TADF)注目されている。これは一重項励起状態S1と三重項励起状態T1のエネルギーが接近している場合、T1からS1への熱励起による逆系間交差によりS1へと転換し、S1からの発光を利用するものである。この機構によると電気励起により25%の確率で生成する一重項励起子と75%の確率で生成する三重項励起子の両方を発光に利用することができるため、従来の蛍光やリン光を利用した発光機構による有機EL素子よりも高効率を実現できると期待されている。TADFの発現にはS1とT1の間のエネルギー差が十分に小さいことが必要である。安達らは、このエネルギー差は交換相互作用によるものであり、ドナーアクセプター連結系分子を設計することにより、HOMOとLUMOの重なりを小さくすればエネルギー差を小さくすることができると考え、多くのTADF分子を報告している。しかし、以前より知られているTADF分子にはドナーアクセプター系ではないフラーレンやポルフィリン錯体等が知られている。
本研究ではTADF を示すことが実験的に知られているフラーレンC60 とポルフィリンについて、TADFの発現機構を理論的に解明した。対称性による電気双極子遷移やスピン軌道相互作用の選択則が本質的役割を果たしており、この場合にはT2以上の三重項励起状態からの逆系間交差によるTADFであることが分かった。さらには、エネルギー差を負にすることも可能で、この場合、逆系間交差は熱励起なしに起こると考えられる。これらの新規な発光機構を対称規制TADF(SC-TADF)・逆転一重項-三重項(iST)構造と名付けた。得られた知見をもとにこの機構による発光が期待できる分子の設計指針を提案し、iST構造をもつと期待される新規な骨格を有する分子を設計した。

  • Research Products

    (22 results)

All 2015 2014

All Journal Article (14 results) (of which Peer Reviewed: 14 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 7 results)

  • [Journal Article] Reactivity of Endohedral Metallofullerene La$_{2}$@C$_{80}$ in Nucleophilic and Electrophilic Attacks: Vibronic Coupling Density Approach2015

    • Author(s)
      Naoki Haruta Tohru Sato Kazuyoshi Tanaka
    • Journal Title

      J. Org. Chem.

      Volume: 80 Pages: 141-147

    • DOI

      10.1021/jo502208t

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Strategy for Designing Electron Donors for Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitters2015

    • Author(s)
      Katsuyuki Shizu Hiroyuki Tanaka Motoyuki Uejima Tohru Sato Kazuyoshi Tanaka Hironori Kaji Chihaya Adachi
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C

      Volume: 119 Pages: 1291-1297

    • DOI

      10.1021/jp511061t

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reactivity Index for Diels-Alder Cycloadditions to Large Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Using Vibronic Coupling Density2015

    • Author(s)
      Naoki Haruta Tohru Sato Kazuyoshi Tanaka
    • Journal Title

      Tetrahedron Lett.

      Volume: 56 Pages: 590-594

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2014.12.027

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhanced electroluminescence from a thermally activated delayed-fluorescence emitter by suppressing nonradiative decay2015

    • Author(s)
      Katsuyuki Shizu Motoyuki Uejima Hiroko Nakamura Tohru Sato Kazuyoshi Tanaka Hironori Kaji Chihaya Adachi
    • Journal Title

      Phys. Rev. Appl.

      Volume: 3 Pages: 014001 1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevApplied.3.014001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low-lying Electronic States in Bismuth Trimer Bi$_3$ as Revealed by Laser Induced NIR Emission Spectroscopy in Solid Ne2015

    • Author(s)
      Tomonari Wakabayashi Yoriko Wada Kyo Nakajima Yusuke Morisawa Susumu Kuma Yuki Miyamoto Noboru Sasao Motohiko Yoshimura Tohru Sato Kentarou Kawaguchi
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. A

      Volume: 119 Pages: 2644-2650

    • DOI

      10.1021/jp509714f

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Light-Emitting Mechanism for Organic Light-Emitting Diodes: Molecular Design for Inverted Singlet-Triplet Structure and Symmetry-Controlled Thermally Activated Delayed Fluorescence2014

    • Author(s)
      Tohru Sato Motoyuki Uejima Kazuyoshi Tanaka Hironori Kaji Chihaya Adachi
    • Journal Title

      J. Mater. Chem. C

      Volume: 3 Pages: 870-878

    • DOI

      10.1039/c4tc02320j

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fluorescent triphenylamine derivative: Theoretical design based on reduced vibronic coupling2014

    • Author(s)
      Yuichiro Kameoka Masashi Uebe Akihiro Ito Tohru Sato Kazuyoshi Tanaka
    • Journal Title

      Chem. Phys. Lett.

      Volume: 615 Pages: 44-49

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2014.10.004

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Regioselectivity in multiple cycloadditions to fullerene C$_{60}$: vibronic coupling density analysis2014

    • Author(s)
      Naoki Haruta Tohru Sato Kazuyoshi Tanaka
    • Journal Title

      Tetrahedron

      Volume: 70 Pages: 3510-3513

    • DOI

      10.1016/j.tet.2014.03.046

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantum Yield in Blue-Emitting Anthracene Derivatives: Vibronic Coupling Density and Transition Dipole Moment Density2014

    • Author(s)
      Motoyuki Uejima Tohru Sato Daisuke Yokoyama Kazuyoshi Tanaka Jong-Wook Park
    • Journal Title

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      Volume: 16 Pages: 14244-14256

    • DOI

      10.1039/c4cp01428f

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Designed Fluorescent Anthracene Derivative: Theory, Calculation, Synthesis, and Characterization2014

    • Author(s)
      Motoyuki Uejima Tohru Sato Masahiro Detani Atsushi Wakamiya Furitsu Suzuki Hajime Suzuki Tatsuya Fukushima Kazuyoshi Tanaka Yasujiro Murata Chihaya Adachi Hironori Kaji
    • Journal Title

      Chem. Phys. Lett.

      Volume: 602 Pages: 80-83

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2014.04.017

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pseudo Jahn-Teller Origin of Distortion in [6]Cycloparaphenylene2014

    • Author(s)
      uichiro Kameoka Tohru Sato Takahiko Kouyama Kazuyoshi Tanaka Tatsuhisa Kato
    • Journal Title

      Chem. Phys. Lett.

      Volume: 598 Pages: 69-74

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2014.02.060

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancement of Fluorescence in Anthracene by Chlorination: Vibronic Coupling and Transition Dipole Moment Density Analysis2014

    • Author(s)
      Motoyuki Uejima Tohru Sato Kazuyoshi Tanaka Hironori Kaji
    • Journal Title

      Chem. Phys.

      Volume: 430 Pages: 47-55

    • DOI

      10.1016/j.chemphys.2013.12.015

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Jahn-Teller Instability of Icosahedral [W@Au$_{12}$]$^-$2014

    • Author(s)
      Tohru Sato Erwin Lijnen Arnout Ceulemans
    • Journal Title

      J. Chem. Theo. Comput.

      Volume: 10 Pages: 613-622

    • DOI

      10.1021/ct400985u

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Delayed Fluorescence Behaviors of Macrocyclic Aminopyridine Components: Azacalix[3](2,6)pyridine and its linear type2014

    • Author(s)
      Natsuko Uchida Tohru Sato Junpei Kuwabara Yoshinobu Nishimura Takaki Kanbara
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 43 Pages: 459-461

    • DOI

      10.1246/cl.131037

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 対称性を利用したOLED発光分子の理論設計2014

    • Author(s)
      佐藤 徹
    • Organizer
      大阪府立大学工学部電子物理工学科講演会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学工学部電子物理工学科
    • Year and Date
      2014-12-24
    • Invited
  • [Presentation] 振電相互作用制御による発光分子の理論設計2014

    • Author(s)
      佐藤 徹
    • Organizer
      神戸大学第9回協定講座シンポジウム 計算生物学と材料科学の融合III
    • Place of Presentation
      神戸大学
    • Year and Date
      2014-12-22
    • Invited
  • [Presentation] 振電相互作用制御による発光分子の設計2014

    • Author(s)
      佐藤 徹
    • Organizer
      長崎大学工学部化学物質工学セミナー
    • Place of Presentation
      長崎大学工学部
    • Year and Date
      2014-12-10
    • Invited
  • [Presentation] Molecular design for light-emitting molecules based on reduced vibronic couplings2014

    • Author(s)
      Tohru Sato
    • Organizer
      6th Asian Conference on Organic Electronics (A-COE 2014)
    • Place of Presentation
      National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan
    • Year and Date
      2014-11-27 – 2014-11-28
    • Invited
  • [Presentation] 次世代有機EL 素子への応用を指向したTADF 現象の解明と分子設計2014

    • Author(s)
      佐藤 徹
    • Organizer
      第19回有機EL討論会例会
    • Place of Presentation
      沖縄県市町村自治会
    • Year and Date
      2014-11-27 – 2014-11-28
    • Invited
  • [Presentation] 振電相互作用制御の抑制による発光分子の理論設計2014

    • Author(s)
      佐藤 徹
    • Organizer
      三重大学CUTEシンポジウム
    • Place of Presentation
      三重大学
    • Year and Date
      2014-10-31
    • Invited
  • [Presentation] Regioselectivity in Chemical Reactions: Vibronic Coupling Density as a Reactivity Index2014

    • Author(s)
      Tohru Sato
    • Organizer
      XXIInd International Symposium on the Jahn-Teller Effect (JT2014)
    • Place of Presentation
      Graz University of Technology, Graz, Austria
    • Year and Date
      2014-08-19 – 2014-08-22
  • [Presentation] 振電相互作用制御による発光分子の理論設計2014

    • Author(s)
      佐藤 徹
    • Organizer
      大阪府立大学21世紀科学研究機構分子エレクトロニックデバイス研究所特別講演会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学 難波サテライト I-siteなんば 大阪
    • Year and Date
      2014-07-04
    • Invited

URL: 

Published: 2016-06-01  

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