大きな円偏光機能と発光量子収率を両立する遅延蛍光分子の創製

• 研究課題/領域番号: 26620165
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 有機・ハイブリッド材料
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 平田 修造 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (20552227)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: Delayed fluorescence / TADF / CPL / Chirality / OLED / EL display / Display / Contrast / 熱活性化遅延蛍光 / 円偏光発光 / 2色性因子 / 非対称性因子 / 有機EL / 電界発光 / エレクトロルミネッセンス / g値 / 円二色性 / 蛍光量子収率 / 光学活性 / 量子科学計算

研究成果の概要

大きな発光量子収率(ΦPL)および大きな円偏光発光(CPL)の2色性を示す熱活性化遅延蛍光(TADF)分子の開発を目指した。最高占有軌道と最低空軌道をキラルな配置にとる芳香族分子らを合成し、TADFとCPLの両者を示す分子を報告した。トリフェニルアミンとベンゾフェノンからなるスピロ化合物の光学活性体からはほぼ100%のΦPLと4×10-4の2色性因子|g|を示すCPLの放出が確認された。この分子を発光層に用いたEL素子では発光層における光学活性体の濃度が30%の時に9.5%のEL外部量子効率を示したが、濃度の増加とともに分子間遷移の寄与が大きくなりELからのCPL特性が失われた。

研究成果

• [雑誌論文] Recent advances in materials with room temperature phosphorescence: Photophysics for triplet exciton stabilization (2017)
  • 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
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] White Afterglow Room-Temperature Emission from an Isolated Single Aromatic Unit under Ambient Condition (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Hirata, M. Vacha
  • 雑誌名: Adv. Opt. Mater. 巻: 5 号: 5 ページ: 1600996-1600996
  • DOI: 10.1002/adom.201600996
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Organic Light-Emitting Diodes: High-throughput virtual screening (2016)
  • 著者名/発表者名: Shuzo Hirata, Katsuyuki Shizu
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 15 号: 10 ページ: 1056-1057
  • DOI: 10.1038/nmat4750
  • 査読あり
• [雑誌論文] Circularly Polarized Persistent Room-Temperature Phosphorescence from Metal-Free Chiral Aromatics in Air (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Hirata, M. Vacha
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 8 号: 8 ページ: 1539-1545
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.6b00554
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] : Thermally activated delayed fluorescence with curcularly polarized luminescence characteristics (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Imagawa, S. Hirata, K. Totani, T. Watanabe, M. Vacha.
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 51 号: 68 ページ: 13268-13271
  • DOI: 10.1039/c5cc04105h
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] [Paper] Meta-linking Strategy for Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitters with a Small Singlet-Triplet Energy Gap (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Shizu, Y. Sakai, H. Tanaka, S. Hirata, C. Adachi, H. Kaji
  • 雑誌名: ITE Transactions on Media Technology and Applications 巻: 3 号: 2 ページ: 108-113
  • DOI: 10.3169/mta.3.108
  • NAID: 130005064337
  • ISSN: 2186-7364
  • 査読あり
• [雑誌論文] Material Degradation of Liquid Organic Semiconductors Analyzed by Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, J. Yamamoto, M. Fukuchi, S. Hirata, H. H. Jung, O. Hirata, Y. Shibano, C. Adachi, H. Kaji
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 5 号: 8 ページ: 087124-087124
  • DOI: 10.1063/1.4928515
  • NAID: 120005666182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly efficient blue electroluminescence based on thermally activated delayed fluorescence (2015)
  • 著者名/発表者名: Shuzo Hirata, Yumi Sakai, Kensuke Masui, Hiroyuki Tanaka, Sae Youn Lee, Hiroko Nomura, Nozomi Nakamura, Mao Yasumatsu, Hajime Nakanotani, Qisheng Zhang, Katsuyuki Shizu, Hiroshi Miyazaki, Chihaya Adachi
  • 雑誌名: Nat. Mater. 巻: 14 号: 3 ページ: 330-336
  • DOI: 10.1038/nmat4154
  • 査読あり
• [学会発表] Extraction of Unique Emission and Absorption Characteristics by Stabilization of Triplet Excitons (2017)
  • 著者名/発表者名: Shuzo Hirata
  • 学会等名: The 97th CSJ Annual Meeting, Asian International Symposium- Photochemistry
  • 発表場所: 慶応大学日吉キャンパス, 横浜, 日本
  • 年月日: 2017-03-16
  • 招待講演
• [学会発表] 非共役系有機媒体の超剛直性を利用した芳香族分子の新規光機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平田修造
  • 学会等名: 平成28年度繊維学会秋季研究発表会, 若手産学交流セッション
  • 発表場所: 山形大学米沢キャンパス, 山形, 日本
  • 年月日: 2016-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] 励起三重項を経由したルミネッセンスの科学と応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平田修造
  • 学会等名: , シンポジウム超短パルスレーザーと機能性材性, 物性評価と応用への新展開
  • 発表場所: 立命館大学大阪キャンパス, 大阪, 日本
  • 招待講演
• [学会発表] White afterglow room temperature emission from isolated aromatic unit in air (2016)
  • 著者名/発表者名: Shuzo Hirata
  • 学会等名: 2016 International Symposium on Integrated Molecular / Materials Science & Engineering (IMSE 2016)
  • 発表場所: Qingdao University of Science Technology, Qingdao, China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] キラルなドナーアクセプター分子からの熱活性化遅延蛍光と円偏光発光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 今川 拓郎・平田修造・戸谷健朗・渡辺敏行・バッハマーティン
  • 学会等名: 有機EL討論会第21回例会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2015-11-12
• [学会発表] トリフェニルアミン部位を有するナフタセノン誘導体における光学活性と熱活性化遅延蛍光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 今川 拓郎・平田修造・戸谷健朗・バッハマーティン・渡辺敏行
  • 学会等名: 2015年光化学討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学杉本キャンパス
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 熱活性化遅延蛍光と円偏光発光を両立する分子設計の考察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平田修造・今川 拓郎・戸谷健朗・渡辺敏行・バッハマーティン
  • 学会等名: 2015年光化学討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学杉本キャンパス
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 大きな蛍光量子収率と小さな励起一重項と励起三重項のエネルギーギャップを両立する分子設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平田修造、坂井由美、益居健介、田中啓之、安達千波矢
  • 学会等名: 第95回日本化学会春季年会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] トリフェニルアミン部位を有するナフタセノン誘導体における光学活性と熱活性化遅延蛍光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 今川拓郎、平田修造、戸谷健朗、バッハマーティン、渡辺敏行
  • 学会等名: 第95回日本化学会春季年会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2015-03-27
• [図書] 分子性室温りん光と三重項の光物理化学, 光化学協会誌, Vol.47, No.2 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平田修造
  • 総ページ数: 133
  • 出版者: 光化学協会
• [図書] 先端 有機半導体デバイス-基礎からデバイス物性まで- (2015)
  • 著者名/発表者名: 平田修造
  • 出版者: オーム社
• [図書] 先端 有機半導体デバイス 基礎からデバイス物性まで- (2015)
  • 著者名/発表者名: 平田修造
  • 出版者: 株式会社オーム社
• [備考] 2014年12月18日 Highlited by Chemistry World
  • URL: http://www.rsc.org/chemistryworld/2014/12/designing-efficient-blue-organic-led-scratch