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分子の発光特性を中心とする光物理過程を制御するためには、一般的に最低一重項励起状態(S1)の電子構造の制御が行われる。一方で高次一重項励起状態(Sn)に関係する電子状態の制御はより複雑であるため、それらを制御して発光の高性能化もしくは特異的な発光機能を抽出する報告はなされてこなかった。
Snの電子構造を制御してSnとS1の間の遷移に関係する電子軌道を大きく分離することで、Snから蛍光を示す新規骨格分子群の合成に成功した。またこれら分子の中には通常の非共鳴型の2光子吸収が生じる分子と比較して、更に弱いナノ秒光パルスでより強いアップコンバージョン発光を示す分子も存在した。その弱いナノ秒パルスでの光アップコンバージョンは、基底状態(S0)からS1そしてS1からSnへの効率よい2段階吸収により達生されていることを確認した。更にSnとS1の間の遷移に関係する電子軌道を更に大きく分離することで、SnからS1の非放射遷移がさらに抑制される挙動を確認した。
またSnの電子構造を制御することで、高効率且つ長寿命な室温りん光を示す分子を見出した。りん光を放出するユニットに対して、SnとS0の間の遷移双極子モーメントが大きくなり、且つSnと最低三重項励起状態(T1)の間のスピン軌道相互作用が大きくなる置換基を導入した。このような設計指針を有する分子ではT1からの非放射失活遷移速度の大きな増加が生じることなしに、りん光放射速度が大幅に増加することが確認された。結果的にこのような分子を剛直且つT1エネルギーが大きいホスト分子固体中に分散させることで1秒を超え且つ50%の収率を超える室温りん光を実証した。
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