項間交差構造の最適化計算が先導する熱活性化遅延蛍光材料の開発

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K15252
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 相澤 直矢 大阪大学, 工学研究科, 助教 (60754918)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 励起状態 / 項間交差 / 熱活性化遅延蛍光 / スピンー軌道相互作用 / 構造最適化

研究実績の概要

安価・軽量・フレキシブル・プリンタブル・希少金属フリーといった利点を有する有機半導体材料の開発は、有機ELをはじめとする次世代の電子デバイスの根幹を担う重要な課題であり、世界中の研究者が優れた分子設計指針と特性を求めて、日夜しのぎを削っている。材料開発のさらなる加速に向けて、理論計算化学 が先導する新材料の発見に期待が高まっている。
本研究では、有機半導体の弱いスピン-軌道相互作用に基づく逆項間交差の速度定数を、量子化学計算により予測する方法を開発した。また、この予測法を活用して速い逆項間交差を示す発光材料を設計・合成し、有機ELデバイスへ応用した。本材料は、可逆的な速い項間交差と逆項間交差に由来して、一重項および三重項励起状態間の熱平衡という特異な特性を示した。さらに、本材料を用いることで、貴金属を使用した既存の発光材料と比べ、高輝度・高効率な有機ELデバイスの実現に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Dual-acceptor thermally activated delayed fluorescence emitters: Achieving high efficiency and long lifetime in orange-red OLEDs (2022)
  • 著者名/発表者名: Xiaoxiao Hu, Naoya Aizawa, Minjun Kim, Miaofei Huang, Zhiyi Li, Guanhao Liu, Honglei Gao, Teng Gao, Xiangyu Dong, Yong Zhang, Jianjun Liu, Pengfei Wang, Yuanping Yi, Yong-Jin Pu, Ying Wang
  • 雑誌名: Chemical Engineering Journal 巻: 434 ページ: 134728-134728
  • DOI: 10.1016/j.cej.2022.134728
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Thermal equilibration between singlet and triplet excited states in organic fluorophore for submicrosecond delayed fluorescence (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoya Aizawa, Akinobu Matsumoto and Takuma Yasuda
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 7 ページ: 5769
  • DOI: 10.1126/sciadv.abe5769
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electron spin resonance resolves intermediate triplet states in delayed fluorescence (2021)
  • 著者名/発表者名: Bluebell H. Drummond, Naoya Aizawa, Yadong Zhang, William K. Myers, Yao Xiong, Matthew W. Cooper, Stephen Barlow, Qinying Gu, Leah R. Weiss, Alexander J. Gillett, Dan Credgington, Yong-Jin Pu, Seth R. Marder, Emrys W. Evans
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: 4532
  • DOI: 10.1038/s41467-021-24612-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Energy Transfer from Blue-Emitting CsPbBr3 Perovskite Nanocrystals to Green-Emitting CsPbBr3 Perovskite Nanocrystals (2021)
  • 著者名/発表者名: Kazushi Enomoto, Risa Oizumi, Naoya Aizawa, Takayuki Chiba, Yong-Jin Pu
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 125 ページ: 19368-19373
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c05140
  • 査読あり
• [学会発表] 最適化計算が先導する熱活性遅延蛍光材料の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 相澤 直矢
  • 学会等名: 東北プラズマフォーラム 令和3年度 東北大学 電気通信研究所 共同プロジェクト研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Getting to Grips with Spin Flips: Kinetic Prediction of Reverse Intersystem Crossing (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoya Aizawa
  • 学会等名: CEMS Topical Meeting Online Excited-State Chemistry of Functional Materials
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 理論計算が先導する熱活性遅延蛍光材料の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 相澤 直矢
  • 学会等名: 第15回 光”機到来！Qコロキウム
  • 招待講演
• [学会発表] Delayed Fluorescence from Energetically Inverted Singlet and Triplet Excited States (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoya Aizawa
  • 学会等名: The 13th Asian Conference on Organic Electronics (ACOE)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Kinetic Prediction of Reverse Intersystem Crossing in Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoya Aizawa, Yu Harabuchi, Satoshi Maeda, Yong-Jin Pu
  • 学会等名: The 29th International Display Workshops (IDW)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 理論計算が先導する熱活性遅延蛍光材料の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 相澤 直矢
  • 学会等名: 第6回動的エキシトン若手セミナー
  • 招待講演
• [図書] 45-1 Low-Molecular-Weight Materials: Wet Processing, Handbook of Organic Light-Emitting Diodes（分担執筆） (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoya Aizawa
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-4-431-55761-6
• [備考] 研究者のwebページ
  • URL: https://www.n-aizawa.com
• [備考] Google Scholar
  • URL: https://scholar.google.co.jp/citations?user=agrDe20AAAAJ