Spatiotemporal Analysis of Dynamic Exciton by Solid-State NMR
| Project Area | Dynamic Exciton: Emerging Science and Innovation |
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| Project/Area Number |
20H05837
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
鈴木 克明 京都大学, 化学研究所, 助教 (90747859)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥47,450,000 (Direct Cost: ¥36,500,000、Indirect Cost: ¥10,950,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2020: ¥13,260,000 (Direct Cost: ¥10,200,000、Indirect Cost: ¥3,060,000)
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| Keywords | 動的エキシトン / 固体NMR / 非晶 / 有機EL / 有機太陽電池 / 有機薄膜太陽電池 / 時空間解析 / 有機デバイス |
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| Outline of Research at the Start |
固体核磁気共鳴法(固体NMR)は、幅広い固体材料に対して原子レベルの分解能で構造・運動情報を与えてくれる優れた解析手法である。本研究では、固体NMRを用い、動的エキシトンを形成する種々のドナー-アクセプター(D-A)構造体について、その構造や運動の精密解析を行う。これらの研究により、電子励起状態、電荷分離など、動的エキシトンのダイナミクスと、材料の動的構造との相関解明に取り組む。相分離構造や分子コンフォメーション、またそれらの運動性を含めた包括的な精密解析を通し、領域内の共同研究により、D-Aモデル系、有機デバイス、合成および生命機能開拓に向けた、動的エキシトンの学理構築を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、A03家との共同研究を進め、有機電界効果トランジスタに用いる、フッ素を含有するn型半導体とドナー材料の混合物について、19Fを活用した固体NMR測定とその凝集構造解析を行った。提供を受けた材料についてフッ素原子周辺の、分子あるいは原子の情報をえることにより、凝集構造とトランジスタ性能の相関を明らかにすることが目的である。19F-13Cの相関測定から、混合状態においても結晶に近い凝集構造をとっていることを明らかにした。
また、熱活性遅延蛍光（TADF）材料のコンフォメーション解析に関しては、昨年度より引き続き、ドナー-アクセプター間のねじれ角について、分布を含めた解析を行うためのNMRシミュレーションを行い、また実際に、13C, 2HラベルしたTADF材料の合成ををA03梶との共同研究により進めた。また、ドナーアクセプター型のTADF材料について、その連結部にあるベンゼン環の運動と発光特性の相関を解明するために、TADF分子の各原子における化学シフト異方性測定に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は主に、A03家との共同研究を進め、有機電界効果トランジスタに用いるドナー・アクセプター混合物の構造解析を行った。材料の凝集構造とトランジスタ性能の構造-物性相関の解析を行う基盤ができつつある。また、TADF材料のコンフォメーション解析に関しても、二次元固体NMRの測定結果が得られつつあり、シミュレーションとの比較により、ねじれ角の分布を含めた解析が進行中である。以上のことから研究はおおむね順調に進んでいると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
A03家との共同研究については、ドナー・アクセプターの混合比を、トランジスタ性能が最も高くなるように最適化したと試料について固体NMR測定を行い、凝集構造解析を進め、構造と物性の相関解明を行る。TADF材料のコンフォメーション解析に関しては、シミュレーションと二次元固体NMRの実測との比較を行い、ねじれ角の分布を含めた評価を進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(11 results)
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[Journal Article] Multichromophore Molecular Design for Efficient Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitters with Near-Unity Photoluminescence Quantum Yields2021
Author(s)
Chen, D., Kusakabe, Y., Ren, Y., Sun, D., Rajamalli, P., Wada, Y., Suzuki, K., Kaji, H. and Zysman-Colman, E.
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Journal Title
J. Org. Chem.
Volume: 86
Pages: 11531-11544
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Efficient blue thermally activated delayed fluorescence emitters showing very fast reverse intersystem crossing2021
Author(s)
Ren, Y., Wada, Y., Suzuki, K., Kusakabe, Y., Geldsetzer, J. and Kaji, H.
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Journal Title
Appl. Phys. Express
Volume: 14
Pages: 0710031-5
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Identification of Prime Factors to Maximize the Photocatalytic Hydrogen Evolution of Covalent Organic Frameworks2020
Author(s)
Ghosh, S., Nakada, A., Springer, M.A., Kawaguchi, T., Suzuki, K., Kaji, H., Baburin, I., Kuc, A., Heine, T., Suzuki, H., Abe, R. and Seki, S.
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Journal Title
Journal of the American Chemical Society
Volume: -
Pages: 9752-9762
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Thermally Activated Delayed Fluorescence Benzyl Cellulose Derivatives for Nondoped Organic Light-Emitting Diodes2020
Author(s)
Shibano, M., Ochiai, H., Suzuki, K., Kamitakahara, H., Kaji, H. and Takano, T
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Journal Title
Macromolecules
Volume: -
Pages: 2864-2873
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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