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本研究では振動子強度がゼロ近傍のキラルドナー(D)アクセプター(A)分子のニート薄膜を用いることで大きな発光量子収率と大きな円偏光発光の2色性因子を有する材料の構築を目指す。
量子化学計算を用いて、振動子強度が大きいキラルドナー(D)-アクセプター(A)分子(Type 1)を設計し合成を行った。この分子はドープ薄膜では大きな発光量子収率を示したが、ニート薄膜では蛍光量子収率が10%以下にまで著しく低下した。このニート薄膜における蛍光量子収率の低下の理由は、励起子相互作用により蛍光速度定数が小さくなっていることに由来していることが確認された。次に、量子化学計算により最低一重項励起状態でHOMOとLUMOが大きく分離され、HOMOとLUMOの間に光学活性炭素を福井、そして振動子強度が著しく小さいキラルD-A分子(Type 2)を設計し合成した。Type 2の分子からは著しく小さい蛍光速度定数が確認され、固体ドープ薄膜およびニート薄膜において50％に迫る蛍光量子収率を示し、その大部分は熱活性化遅延蛍光によるものであることが確認された。湿式法でType 2の分子の結晶化薄膜を作製したところ、2色性因子が5×10-2の2色性因子を示す円偏光遅延蛍光が観測された。
さらに蛍光量子効率の向上を狙い、HOMOとLUMOが大きく分離され、光学活性炭素をD部位に含むキラルD-A分子としてType 3群を合成した。Type 3群は固体中のドープ状態およびニート薄膜状態で80%に迫る蛍光量子収率と熱活性化遅延蛍光を示した。しかし、非晶薄膜および結晶化薄膜下では円偏光発光が観測されなかった。
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