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電荷蓄積機構を用いた高効率有機蓄光システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 18H02049
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分35030:有機機能材料関連
研究機関沖縄科学技術大学院大学 (2019-2020)
九州大学 (2018)

研究代表者

嘉部 量太  沖縄科学技術大学院大学, 有機光エレクトロニクスユニット, 准教授 (00726490)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
キーワード蓄光 / 電荷分離 / フォトルミネッセンス / エキシトン / 有機半導体 / 有機蓄光 / 電荷移動 / 有機EL / 電荷再結合 / 電子移動 / 励起状態
研究成果の概要

有機蓄光システムは電子ドナーと電子アクセプターから構成される、レアメタルを含まない蓄光材料であり、柔軟性や持続可能性といった観点で既存の無機蓄光には無い特色を持つ。しかし、その効率は無機蓄光の1/100以下である。
本課題では有機蓄光の詳細なメカニズムを解明し、電子ドナー材料とアクセプター材料の材料選択に重要な因子を解明した。成膜手法の影響や高分子材料の開発にも成功した。また、エネルギー移動メカニズムと電荷トラップメカニズムの2つを取り入れることで、有機蓄光の効率を従来の6倍まで向上させた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

有機蓄光はレアメタルを含まず、柔軟で塗布可能な蓄光材料として注目を集めている。本課題により、このような蓄光現象は電子ドナーとアクセプターの混合物において一般的に生じることが確認された。また、電荷トラップ機構とエネルギー移動機構により効率は6倍に向上した。さらなる材料の最適化により、実用レベルの有機蓄光実現が期待される。
また、有機蓄光システムで生じる安定な電荷分離状態の解明、多くの有機半導体デバイスで重要なエキシトンを解明する上でも役立つことが期待される。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 1件、 査読あり 11件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 8件、 招待講演 14件) 産業財産権 (3件)

  • [国際共同研究] University of St Andrews(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 有機材料を使った蓄光システムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      嘉部 量太
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 90 号: 5 ページ: 294-297

    • DOI

      10.11470/oubutsu.90.5_294

    • NAID

      130008034646

    • ISSN
      0369-8009, 2188-2290
    • 年月日
      2021-05-05
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermally activated processes in an organic long-persistent luminescence system2021

    • 著者名/発表者名
      Jinnai Kazuya、Nishimura Naohiro、Adachi Chihaya、Kabe Ryota
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 13 号: 18 ページ: 8412-8417

    • DOI

      10.1039/d0nr09227d

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Long‐Persistent Luminescence from an Exciplex‐Based Organic Light‐Emitting Diode2021

    • 著者名/発表者名
      Tan Shinichi、Jinnai Kazuya、Kabe Ryota、Adachi Chihaya
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 33 号: 23 ページ: 2008844-2008844

    • DOI

      10.1002/adma.202008844

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 光誘起電荷分離を利用した有機蓄光システム2020

    • 著者名/発表者名
      嘉部 量太
    • 雑誌名

      日本画像学会誌

      巻: 59 号: 3 ページ: 316-324

    • DOI

      10.11370/isj.59.316

    • NAID

      130007853389

    • ISSN
      1344-4425, 1880-4675
    • 年月日
      2020-06-10
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Organic Long‐Persistent Luminescence from a Thermally Activated Delayed Fluorescence Compound2020

    • 著者名/発表者名
      Li Wenbo、Li Zhaoning、Si Changfeng、Wong Michael Y.、Jinnai Kazuya、Gupta Abhishek Kumar、Kabe Ryota、Adachi Chihaya、Huang Wei、Zysman‐Colman Eli、Samuel Ifor D. W.
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 32 号: 45 ページ: 2003911-2003911

    • DOI

      10.1002/adma.202003911

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Orange Organic Long-persistent Luminescence from an Electron Donor/Acceptor Binary System2020

    • 著者名/発表者名
      Lin Zesen、Kabe Ryota、Adachi Chihaya
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 49 号: 2 ページ: 203-206

    • DOI

      10.1246/cl.190823

    • NAID

      130007795216

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of energy gap between charge-transfer and locally excited states on organic long persistence luminescence2020

    • 著者名/発表者名
      Lin Zesen、Kabe Ryota、Wang Kai、Adachi Chihaya
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 191-191

    • DOI

      10.1038/s41467-019-14035-y

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Many Exciplex Systems Exhibit Organic Long‐Persistent Luminescence2020

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Naohiro、Lin Zesen、Jinnai Kazuya、Kabe Ryota、Adachi Chihaya
    • 雑誌名

      Advanced Functional Materials

      巻: 30 号: 22 ページ: 2000795-2000795

    • DOI

      10.1002/adfm.202000795

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication-method Independence of Organic Long-persistent Luminescence Performance2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Jinnai, Naohiro Nishimura, Ryota Kabe, Chihaya Adachi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48 号: 3 ページ: 270-273

    • DOI

      10.1246/cl.180949

    • NAID

      130007607794

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wide-Range Tuning and Enhancement of Organic Long-Persistent Luminescence Using Emitter Dopants2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Jinnai, Ryota Kabe, Chihaya Adachi
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 30 号: 38 ページ: 1800365-1800365

    • DOI

      10.1002/adma.201800365

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Organic Long-Persistent Luminescence from a Flexible and Transparent Doped Polymer2018

    • 著者名/発表者名
      Zesen Lin, Ryota Kabe,Naohiro Nishimura,Kazuya Jinnai, Chihaya Adachi
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 30 号: 45 ページ: 1803713-1803713

    • DOI

      10.1002/adma.201803713

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Organic glow-in-the-dark systems based on long-lived charge-separated state2021

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kabe
    • 学会等名
      Riken CEMS Topical Meeting Online
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電荷分離を利用した有機蓄光材料2021

    • 著者名/発表者名
      嘉部量太
    • 学会等名
      強光子場科学研究懇談会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Organic glow-in-the-dark materials based on photoinduced charge separation2020

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kabe
    • 学会等名
      nanoGe: Light emission in Organic and Hybrid materials
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Influence of energy gap between charge-transfer and locally excited states on organic long persistence luminescence2020

    • 著者名/発表者名
      Zesen Lin,Ryota Kabe, Chihaya Adachi
    • 学会等名
      2020 MRS meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Long-persistent luminescence from exciplex2019

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kabe
    • 学会等名
      ICMAT2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 有機物からの蓄光発光2019

    • 著者名/発表者名
      嘉部量太
    • 学会等名
      高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Long-Lasting Emission from Organic Host-Guest Systems2019

    • 著者名/発表者名
      嘉部量太
    • 学会等名
      錯体化学会 第69回討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Long-Persistent Luminescence from Organic Molecules2019

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kabe
    • 学会等名
      IDW19
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Long-lived triplet excitons and radical ion pairs in organic semiconducting host-guest systems2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kabe, Naoto Notsuka, Kenichi Goushi, Chihaya Adachi
    • 学会等名
      MRS fall meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Organic Long Persistent Luminescence2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kabe
    • 学会等名
      SPIE Photonics and Optics
    • 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] Organic long persistent luminescence from a mixture of donor and accepter2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kabe, Chihaya Adachi
    • 学会等名
      France-Japan Workshop on Optoelectronics and Photonics
    • 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] 有機物を用いた蓄光材料2018

    • 著者名/発表者名
      嘉部量太
    • 学会等名
      新化学技術推進協会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 長残光を示す有機材料の開発2018

    • 著者名/発表者名
      嘉部量太
    • 学会等名
      高知化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光り続ける有機物2018

    • 著者名/発表者名
      嘉部量太
    • 学会等名
      化学フロンティア研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 有機長残光材料の設計2018

    • 著者名/発表者名
      嘉部量太、安達千波矢
    • 学会等名
      第13回 有機デバイス・物性院生研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電荷分離を利用した有機蓄光システム2018

    • 著者名/発表者名
      嘉部量太、安達千波矢
    • 学会等名
      日本学術振興会 情報科学用有機材料第142委員会合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子間電荷移動に基づいた有機蓄光システム2018

    • 著者名/発表者名
      嘉部量太
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Long-Lived Emission from Organic Molecules2018

    • 著者名/発表者名
      嘉部量太
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] Persistent Luminescence Emitter2021

    • 発明者名
      陣内和哉、嘉部量太、安達千波矢
    • 権利者名
      陣内和哉、嘉部量太、安達千波矢
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-014295
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] Persistent Luminescence Emitter2021

    • 発明者名
      陣内和哉、嘉部量太、安達千波矢
    • 権利者名
      陣内和哉、嘉部量太、安達千波矢
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-014296
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] Organic Photostimulated Luminance2020

    • 発明者名
      嘉部量太、立川貴士
    • 権利者名
      嘉部量太、立川貴士
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-154297
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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