Exciton Dynamics in Crystalline Domains of Conjugated Polymers

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 26248033
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Polymer chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: OHKITA Hideo 京都大学, 工学研究科, 教授 (50301239)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 玉井 康成 京都大学, 工学研究科, 助教 (30794268) ; 辨天 宏明 京都大学, 工学研究科, 助教 (60422995)
• Research Collaborator: Tamai Yasunari
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 一重項励起子拡散 / 共役高分子 / 励起子相互作用 / J凝集 / H凝集 / H凝集

Outline of Final Research Achievements

In this project, we studied the following three issues. First, we studied the exciton dynamics in J-aggregated crystalline conjugated polymer PNOz4T films. As a result, we found that two-dimensional exciton diffusion is dominant at room temperature and one-dimensional exciton diffusion is dominant at lower temperatures. Second, we studied the exciton dynamics in highly crystalline J-aggregated conjugated polymer P3HT films. As a result, we found that singlet excitons exhibit rapid radiative and non-radiative rate ~100 time faster than those for H-aggregated normal P3HT films. Third, we studied singlet fission in crystalline conjugated polymer PDPP3T films. As a result, we found that singlet fission more efficiently proceeds in H-aggregated films rather than in J-aggregated films.

Free Research Field

高分子光化学・光物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

結晶性共役高分子の結晶相における一重項励起子拡散の次元性は高分子鎖の凝集形態に強く依存することを実証した。これにより、凝集形態を制御することにより必要に応じた励起子拡散を実現できると期待される。高度に結晶化したJ凝集性を示すP3HTにおける輻射遷移速度と無輻射遷移速度の増大機構について未解明であるが、高度な結晶化に由来した集団的協働現象である可能があり学術的意義が高い新規物性である。結晶性共役高分子における一重項分裂は、H凝集形態において高効率に進行することから、形態制御による一重項分裂のさらなる高効率化が期待される。