| 研究課題/領域番号 |
21H02011
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35030:有機機能材料関連
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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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, 准教授 (20552227)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
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| キーワード | 量子化学計算 / 振動 / りん光 / 三重項励起状態 / スピン軌道相互作用 / 遷移双極子 / 蓄光 / 無輻射遷移 / 室温りん光 / 無輻射失活 / 遷移双極子モーメント / マテリアルズインフォマティクス / 三重項失活 / 計算科学 / 三重項励起子 / 熱失活 / 項間交差 / 非放射失活 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
室温での三重項状態からの失活過程の抑制は三重項のエネルギーを発光や光電変換過程で有効的に活用していく上で重要である。本研究では分散系および凝集系共役分子固体の室温三重項失活速度の推定法を構築する。室温の三重項失活過程を分子振動由来の非放射遷移速度[knr(RT)]と分子間エネルギー移動をトリガーとした失活速度[kq(RT)]の2つを実験的に分離する。knr(RT)の実験値に対しては、振動スピン軌道相互作用とフランクコンドン因子を加味した計算法を提案し相関性がよくなる計算条件を見出す。kq(RT)の実験値に対しては、分子間の三重項励起子拡散を計算し実験値と相関性がよくなる計算条件を見出す。
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| 研究成果の概要 |
さまざまな分子骨格に関して三重項からの輻射速度(kp)や三重項からの非放射遷移速度(knr)を推定する技術はなかった。本研究では、室温での振動による分子配座の変位までを加味した動的な量子化学計算を用いたkpとknrの推定法を提案した。kpとknrの両者において、提案した動的手法を用いた計算値は光学的な計測値との間に良好な線形の相関を示した。この推定法を用い、縮間構造内のヘテロ元素の面外振動や対称性を崩す振動変位などが、選択的にkpを増強させる要素となることを見出した。本手法は、三重項からホスト分子への分子間電子移動を経由した失活速度の明瞭化にも有効である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の学術的意義はさまざまな分子骨格に対して三重項からの輻射遷移と非輻射遷移の両者を初めて論理的に議論できるツールを構築した点にある。本手法は長波長域の高収率の長寿命室温りん光を示す分子の実現していく上でも役立つツールとなる。また、三重項の失活過程は複雑で、非輻射遷移だけでなく、分子間電子移動過程を含む励起子拡散や電荷分離なども含まれ、それらは太陽電池や光触媒の性能の向上に重要な役割を果たす因子である。本結果は、三重項非輻射失活を予測できることで、それ以外の分子間電子移動過程を含む励起子拡散や電荷分離過程を定量化することができるという点において、社会的な意義を有するものである。
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