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2019 年度 実績報告書

精密構造解析・理論化学計算による有機デバイスの基礎科学構築

研究課題

研究課題/領域番号 17H01231
研究機関京都大学

研究代表者

梶 弘典  京都大学, 化学研究所, 教授 (30263148)

研究分担者 志津 功將  京都大学, 化学研究所, 助教 (10621138)
鈴木 克明  京都大学, 化学研究所, 助教 (90747859)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード有機デバイス / 有機EL / 熱活性遅延蛍光材料 / 電荷輸送 / マルチスケールシミュレーション / 非晶 / 固体NMR / 動的核偏極NMR
研究実績の概要

本年度、これまでの研究により得てきた高効率熱活性遅延蛍光(TADF)材料の開発手法をさらに高度化した。TADFにおいては逆項間交差(RISC)過程が極めて重要であるため、RISC速度を向上させる設計指針を新たに構築し、その指針に基づいた新規有機材料の合成、物性測定を行った。その結果、設計通り1.2 x 10^7 (1/s)という極めて大きなRISC速度定数を得た(Wada et al., ChemRxiv, 2019, https://doi.org/10.26434/chemrxiv.9745289.v1、査読付き論文投稿中)。これは、C,H,Nのみから構成される材料の中では世界最高値である。その他、新規TADF材料の開発とそのデバイス化を進めた(Zhang et al., ACS Appl. Mater. Interfaces, 11, 7192-7198 (2019); Cai, M. et al. ACS Appl. Mater. Interfaces, 11, 1096-1108 (2019)など)。マルチスケールシミュレーションについては、これまで構築してきた手法を有機EL発光層で用いられるホスト-ゲスト系に展開し、ゲストとなる発光分子が、ホスト分子の電荷輸送特性にどのような影響を与えるかを明らかにした。動的核偏極(DNP)-NMR関しては、デバイス駆動下、光照射下における動的核偏極DNP-NMR測定のためのプローブを設計・構築し、その運用を開始し始めた。また、NMR測定で問題となる低いS/N比の問題を改善するため、多変量解析手法を利用したノイズ低減法を開発した(Kusaka et al., J. Phys. Chem. A, 123, 10333-10338, (2019))。この手法はDNP-NMRと併用可能であることから、さらなる感度向上が可能となる。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (44件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 9件、 招待講演 15件) 図書 (2件) 備考 (1件) 産業財産権 (4件) (うち外国 2件)

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

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of St Andrews/Durham University
  • [国際共同研究] Ames Laboratory(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Ames Laboratory
  • [国際共同研究] Tsinghua University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Tsinghua University
  • [国際共同研究] Kyung Hee University(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Kyung Hee University
  • [雑誌論文] Improving NIR sensor detectivity of BODIPY/C-60 bulk heterojunction photodiode2020

    • 著者名/発表者名
      Fujioka, R., Fukushima, T., Oishi, N., Koshiba, Y., Takechi, C., Horike, S., Kaji, H. and Ishida, K.
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 59 ページ: SGGG04

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab641f

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Vibronic Coupling on Correlated Triplet Pair Formation in the Singlet Fission Process of Linked Tetracene Dimers2020

    • 著者名/発表者名
      Shizu, K., Adachi, C. and Kaji, H.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A

      巻: - ページ: in press

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.0c03041

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermally Activated Delayed Fluorescence Benzyl Cellulose Derivatives for Nondoped Organic Light-Emitting Diodes2020

    • 著者名/発表者名
      Shibano, M., Ochiai, H., Suzuki, K., Kamitakahara, H., Kaji, H. and Takano, T
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: - ページ: in press

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.9b02644

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of Prime Factors to Maximize the Photocatalytic Hydrogen Evolution of Covalent Organic Frameworks2020

    • 著者名/発表者名
      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.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: - ページ: in press

    • DOI

      10.1021/jacs.0c02633

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Noise Reduction in Solid-State NMR Spectra Using Principal Component Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Kusaka, Y., Hasegawa, T. and Kaji, H.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A

      巻: 123 ページ: 10333-10338

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.9b04437

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ambient-Dried Highly Flexible Copolymer Aerogels and Their Nanocomposites with Polypyrrole for Thermal Insulation, Separation, and Pressure Sensing2019

    • 著者名/発表者名
      Zu, GQ., Kanamori, K., Maeno, A., Kaji, H., Nakanishi, K. and Shen, J.
    • 雑誌名

      Polymer Chemistry

      巻: 10 ページ: 4980-4990

    • DOI

      10.1039/c9py00751b

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Effect of Gas Emission on the Strength of Composite Products Derived Using Alkali-Activated Municipal Solid Waste Incineration Fly Ash/Pyrophyllite-Based Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Shiota, K., Toda, T., Oshita, K., Fujimori, T., Kaji, H., Maeno, A. and Takaoka, M.
    • 雑誌名

      Chemosphere

      巻: 228 ページ: 513-520

    • DOI

      10.1016/j.chemosphere.2019.04.177

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of the Position of Imine-Linker over Optoelectronic Performance of π-Conjugated Organic Frameworks2019

    • 著者名/発表者名
      Ghosh, S., Tsutsui, Y., Suzuki, K., Kaji, H., Honjo, K., Uemura, T. and Seki, S.
    • 雑誌名

      Mol. Syst. Des. Eng.

      巻: 4 ページ: 325-331

    • DOI

      10.1039/c8me00079d

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and characterization of cyclic P3HT as a donor polymer for organic solar cells2019

    • 著者名/発表者名
      Fukushima, T., Ishibashi, H., Suemasa, D., Nakamura, R., Yomogida, M., Isono, T., Satoh, T. and Kaji, H.
    • 雑誌名

      J. Polym. Sci., PartB: Polym. Phys.

      巻: 57 ページ: 266-271

    • DOI

      10.1002/polb.24779

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermally Activated Delayed Fluorescent Materials Combining Intra- and Intermolecular Charge Transfers2019

    • 著者名/発表者名
      Zhang, DD., Suzuki, K., Song, XZ., Wada, Y., Kubo, S., Duan, LA. and Kaji, H.
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 11 ページ: 7192-7198

    • DOI

      10.1021/acsami.8b19428

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Unveiling the Role of Langevin and Trap-Assisted Recombination in Long Lifespan OLEDs Employing Thermally Activated Delayed Fluorophores2019

    • 著者名/発表者名
      Cai, M., Zhang, D., Xu, J., Hong, X., Zhao, C., Song, X., Qiu, Y., Kaji, H. and Duan, L.
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 11 ページ: 1096-1108

    • DOI

      10.1021/acsami.8b16784

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular Design Realizing Very Fast Reverse Intersystem Crossing in Purely Organic Emitter2019

    • 著者名/発表者名
      Wada, Y., Nakagawa, H., Matsumoto, S., Wakisaka, Y. and Kaji, H.
    • 雑誌名

      ChemRxiv

      巻: - ページ: 1-21

    • DOI

      10.26434/chemrxiv.9745289.v1

  • [学会発表] 一重項励起子分裂における振電相互作用の可視化手法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      ○志津 功將、安達 千波矢、梶 弘典
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会2020
  • [学会発表] 超高速な逆項間交差を示す純有機発光材料の実現とデバイス化2020

    • 著者名/発表者名
      〇和田 啓幹、中川 博道、松本 壮馬、脇坂 安晃、梶 弘典
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 熱活性化遅延蛍光材料を用いた発光電気化学セルの電荷状態のオペランドESR分光研究2020

    • 著者名/発表者名
      〇河村 佳歩、祐本 晋太郎、勝俣 潤哉、和田 啓幹、鈴木 克明、梶 弘典、丸本 一弘
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Realization of organic light-emitting diodes with very fast reverse intersystem crossing2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 学会等名
      The Second International Conference of Polymeric and Organic Materials in Yamagata University (IPOMY)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 構造制御に基づいた超高速逆項間交差 TADF 材料の設計と kRISC > 10^7 s^-1 の実現2019

    • 著者名/発表者名
      〇和田 啓幹, 中川 博道, 松本 壮馬, 脇坂 安晃, 梶 弘典
    • 学会等名
      「有機EL討論会」第29回例会
  • [学会発表] Effective use of locally excited triplet states in TADF systems2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 学会等名
      International Conference on Electronic Materials Leading the Future (ICE-MLF2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In silico material design for organic light-emitting diodes2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 学会等名
      第35回京都賞先端技術部門 受賞記念ワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] A new material design realizing energy matching of 1CT, 3CT, and 3LE states in TADF systems2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 学会等名
      The 11th Asian Conference on Organic Electronics 2019 (A-COE 2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A new material design for TADF and TADF-assisted-fluorescence OLEDs2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 学会等名
      13th China-Japan Joint Symposium on Conduction and Photoconduction in Organic Solids and Related Phenomena
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 有機発光材料の分子設計と有機 EL デバイスの精密解析2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 学会等名
      JOEM アカデミー2019 第3回
    • 招待講演
  • [学会発表] 動的核偏極(DNP)法による超高感度 NMR 測定と材料への応用 (依頼講演)2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] 計算科学を用いた有機 EL 材料のハイスループット探索とマルチスケールシミュレーション (依頼講演)2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] Multiscale charge transport simulation2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 学会等名
      XXIVth International Krutyn Summer School 2019(IKSS2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Thermally activated delayed fluorescence, TADF2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 学会等名
      XXIVth International Krutyn Summer School 2019(IKSS2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of excellent materials and multiscale charge transport simulation for organic light-emitting diodes2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 学会等名
      SPIE Photonic Devices + Applications 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In silico Discovery of Emitters and Charge Transporters for Organic Light-Emitting Diodes2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 学会等名
      OSA Optical Devices and Materials for Solar Energy and Solid-state Lighting
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Throughput Computational Screening for Excellent Organic Light-Emitting Materials, Multiscale Charge Transport Simulation, and DNP-NMR Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 学会等名
      OIST沖縄科学技術大学院大学 機器分析セクション講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] High-Throughput Computational Screening for Excellent Organic Light-Emitting Materials and Multiscale Charge Transport Simulation2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 学会等名
      10th International Conference on Materials for Advanced Technologies (ICMAT2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高分子の化学構造-溶液NMRの利用から固体NMRによる解析へ2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 学会等名
      KIPS高分子講座 第2回講義
    • 招待講演
  • [学会発表] 多階層計算によるホストーゲスト非晶系の電荷輸送特性解析2019

    • 著者名/発表者名
      ○森脇 千騎、 久保 勝誠、 梶 弘典
    • 学会等名
      有機EL討論会 第28回例会
  • [学会発表] 各種機能性材料への DNP-NMRの適用2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木 克明、梶 弘典
    • 学会等名
      NMR共用プラットフォームシンポジウム2019
    • 招待講演
  • [図書] 高分子 68巻 有機EL素子の高効率化~有機材料の中で最も速い逆項間交差の実現、 さらに高分子系への展開に向けて~2019

    • 著者名/発表者名
      梶 弘典
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      高分子学会
  • [図書] 化学工業 70巻 1号 有機ELにおける熱活性化型遅延蛍光(TADF) 現象の活用-その材料開発と今後の課題2019

    • 著者名/発表者名
      和田 啓幹, 梶 弘典
    • 総ページ数
      13
    • 出版者
      化学工業社
  • [備考] 近年の研究業績

    • URL

      http://molmat.kuicr.kyoto-u.ac.jp/research-j.html

  • [産業財産権] COMPOUND, LIGHT EMITTING MATERIAL AND ORGANIC LIGHT EMITTING ELEMENT2019

    • 発明者名
      梶弘典、和田啓幹、久保勝誠
    • 権利者名
      梶弘典、和田啓幹、久保勝誠
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      16/611,972(US)
    • 外国
  • [産業財産権] 化合物、発光材料、遅延蛍光体、有機発光素子、酸素センサー、分子の設計方法およびプログラム2019

    • 発明者名
      梶弘典、和田啓幹、中川博道
    • 権利者名
      梶弘典、和田啓幹、中川博道
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2019/037565
    • 外国
  • [産業財産権] 有機発光素子、積層体および発光方法2019

    • 発明者名
      梶弘典、鈴木克明、和田啓幹、中川博道、安達千波矢
    • 権利者名
      梶弘典、鈴木克明、和田啓幹、中川博道、安達千波矢
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-111566
  • [産業財産権] アクリルポリマー、発光材料および有機発光素子2019

    • 発明者名
      梶弘典、和田啓幹、山岡英徳
    • 権利者名
      梶弘典、和田啓幹、山岡英徳
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-154720

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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