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振動子強度ゼロのキラル分子の円偏光発光サイエンスとEL素子への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K19152
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 高分子、有機材料およびその関連分野
研究機関電気通信大学

研究代表者

平田 修造  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (20552227)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード円偏光発光 / 遅延蛍光 / 振動子強度 / ダビドブ分裂 / 凝集誘起発光 / 熱活性化遅延蛍光 / 有機EL / ディスプレイ / 反射防止膜 / EL / TADF / CPL
研究成果の概要

蛍光の遷移双極子モーメントが小さい新規光学活性分子を合成し発光収率および円偏光発光特性を中心とする光物性を評価した。最高占有軌道と最低非占有軌道の間に光学活性炭素を配置した分子の中には、円偏光発光の二色性因子の絶対値(|g|)が分散状態では1×10-3近傍に留まるが、結晶化薄膜状態では10-2の中盤の|g|値を示す分子が存在することを見出した。またこれらキラル分子は分散状態から凝集結晶化における発光の消光特性が十分に抑制される結果、キラル分子の凝集薄膜としては大きな発光収率を示し、マイクロ秒の高速の遅延蛍光特性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

蛍光の遷移双極子が著しく小さい光学活性分子においても、凝集に伴う円偏光発光の二色性の大きな増加が観測されたことは、凝集時の円二色性や円偏光発光の増幅機構に関する新しい知見を与える可能性がある。さらに蛍光の遷移双極子が著しく小さい光学活性分子の凝集状態の形成が、ディスプレイで必要とされる高速の発光、大きな発光収率、大きな円偏光発光二色性の全てを持ち合わせる材料を得るための一つの指針になることが確認された。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 7件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 8件) 図書 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Roles of Localized Electronic Structures caused by π Degeneracy due to Highly Symmetric Heavy Atom-Free Conjugated Molecular Crystals Leading to Efficient Persistent Room-Temperature Phosphorescence2019

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 雑誌名

      Advanced Science

      巻: 6 号: 14 ページ: 1900410-1900410

    • DOI

      10.1002/advs.201900410

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Suppressed Triplet Exciton Diffusion Due to Small Orbital Overlap as a Key Design Factor for Ultralong‐Lived Room‐Temperature Phosphorescence in Molecular Crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Kaishi Narushima, Yasuhiro Kiyota, Takehiko Mori, Shuzo Hirata, Martin Vacha
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 31 号: 10 ページ: 1807268-1807268

    • DOI

      10.1002/adma.201807268

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intrinsic Analysis of Radiative and Room-Temperature Nonradiative Processes Based on Triplet State Intramolecular Vibrations of Heavy Atom-Free Conjugated Molecules toward Efficient Persistent Room-Temperature Phosphorescence2018

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 9 号: 15 ページ: 4251-4259

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b01711

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultralong-Lived Room Temperature Triplet Excitons: Molecular Persistent Room Temperature Phosphorescence and Nonlinear Optical Characteristics with Continuous Irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry

      巻: 6 号: 44 ページ: 11785-11794

    • DOI

      10.1039/c8tc01417e

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-molecule studies beyond optical imaging: Multi-parameter single-molecule spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Vacha Martin、Sharma Dharmendar Kumar、Hirata Shuzo
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews

      巻: 34 ページ: 121-136

    • DOI

      10.1016/j.jphotochemrev.2017.11.003

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Macrocyclic poly(p-phenylenevinylene)s by ring expansion metathesis polymerisation and their characterisation by single-molecule spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Lidster Benjamin John、Hirata Shuzo、Matsuda Shoki、Yamamoto Takuya、Komanduri Venukrishnan、Kumar Dharam Raj、Tezuka Yasuyuki、Vacha Martin、Turner Michael L.
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 9 号: 11 ページ: 2934-2941

    • DOI

      10.1039/c7sc03945j

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Excited State Behavior of Single Strand and Bulk P3HT in Contact with a Au-Nanowire Array2018

    • 著者名/発表者名
      Liu Mengdi、Hirata Shuzo、Iyoda Tomokazu、Vacha Martin、Piotrowiak Piotr
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 14 ページ: 7925-7933

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b12444

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Intrachain Aggregates as the Origin of Green Emission in Polyfluorene Studied on Ensemble and Single-Chain Level2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Tomonori、Sharma Dharmendar Kumar、Hirata Shuzo、Vacha Martin
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 15 ページ: 8137-8146

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b01767

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Large Reverse Saturable Absorption at the Sunlight Power Level Using the Ultralong Lifetime of Triplet Excitons2017

    • 著者名/発表者名
      Hirata Shuzo、Vacha Martin
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 8 号: 15 ページ: 3683-3689

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.7b01456

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nanoscale triplet exciton diffusion via imaging of up-conversion emission from single hybrid nanoparticles in molecular crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Narushima Kaishi、Hirata Shuzo、Vacha Martin
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 9 号: 30 ページ: 10653-10661

    • DOI

      10.1039/c7nr01569k

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Recent advances in materials with room temperature phosphorescence: Photophysics for triplet exciton stabilization2017

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 雑誌名

      Advanced Optical Materials

      巻: 印刷中 号: 17 ページ: 1700116-1700116

    • DOI

      10.1002/adom.201700116

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Plasmon Enhancement of Triplet Exciton Diffusion Revealed by Nanoscale Imaging of Photochemical Fluorescence Upconversion2017

    • 著者名/発表者名
      Bujak Lukasz、Narushima Kaishi、Sharma Dharmendar Kumar、Hirata Shuzo、Vacha Martin
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 号: 45 ページ: 25479-25486

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b08495

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 高効率分子蓄光に向けた三重項からの輻射と非輻射過程の解析2019

    • 著者名/発表者名
      平田修造
    • 学会等名
      日本化学会第99回春季年会 特別企画 ルミネッセンス化学アンサンブル:発光の未来を探る
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 遷移双極子が小さい光学活性分子材料:円偏光遅延蛍光と円偏光室温蓄光2019

    • 著者名/発表者名
      平田修造
    • 学会等名
      千葉大学分子キラリティーセンター定例研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分散系共役分子および凝集系共役分子結晶の室温長寿命三重項励起子のサイエンスと機能2018

    • 著者名/発表者名
      平田修造
    • 学会等名
      東北大学PHyM若手フォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Intrinsic analysis of radiative process, intramolecular vibrational room-temperature nonradiative process, and quenching process from triplet state for heavy atom-free conjugated structures2018

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 学会等名
      Annual Meeting on Photochemistry on 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Intrinsic Analysis between Radiative Process and Room-Temperature Nonradiative Process based on Intramolecular Vibrations from Triplet State of Heavy Atom-free Aromatics toward Efficient Persistent Room-temperature Phosphorescence2018

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 学会等名
      2018 International Seminar on Advanced Materials Research 2018 ISAMR
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 振動状態を考慮に入れたスピン禁制から見えてくる共役分子の三重項からの輻射・非輻射過程の本質2018

    • 著者名/発表者名
      平田修造
    • 学会等名
      学振142委員会ABC合同部会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子発光材料の設計指針と現状2018

    • 著者名/発表者名
      平田修造
    • 学会等名
      新学術領域高次複合光応答分子システムの開拓と学理の構築 第6回公開シンポジウム チュートリアル
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Photofunctional materials using long-lived room-temperature triplet excitons2017

    • 著者名/発表者名
      Hirata Shuzo
    • 学会等名
      Royal Society of Chemistry Symposia on Electronic and Photonic Materials, Tsukuba
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 環状高分子の合成と機能発現2018

    • 著者名/発表者名
      平田修造、バッハマーティン
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781313993
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 円偏光発光材料および円偏光発光材料を用いた物品2018

    • 発明者名
      平田修造、濱田雅裕、金子昌厳
    • 権利者名
      平田修造、濱田雅裕、金子昌厳
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-219440
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] アップコンバージョン材料2018

    • 発明者名
      平田修造, バッハマーティン, 濱田雅裕, 井内俊文, 金子昌厳
    • 権利者名
      平田修造, バッハマーティン, 濱田雅裕, 井内俊文, 金子昌厳
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-07-21   更新日: 2020-03-30  

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