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2022 年度 実績報告書

有機エキシトニクスの攻究と新発光機能の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 21H04694
研究機関九州大学

研究代表者

安田 琢麿  九州大学, 高等研究院, 教授 (00401175)

研究分担者 原田 拓典  大分大学, 理工学部, 准教授 (80581339)
吾郷 友宏  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (90466798)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2025-03-31
キーワードエキシトニクス / 発光 / 励起子 / スピン変換 / 発光ダイオード
研究実績の概要

高速スピン変換可能な有機発光材料の探索とスピン混成状態からの発光(重畳蛍光)の実証について継続的に検討を進めた。第三・四周期の非金属元素に着目して、スピン軌道相互作用を効果的に高められる分子設計を確立した。カルコゲンとして、酸素、硫黄、セレンを同一骨格に組み込んだ新規狭帯域発光材料を開発し、それらのスピン変換過程に相当する逆項間交差(RISC)速度について解析したところ、酸素を硫黄およびセレンに置換することで、RISC速度が約25倍および20000倍も高速化することを明らかにした。その結果、セレン含有化合物において、1秒間に1億回以上の超高速スピン変換を実現することができた。さらに、この高速スピン変換能が、有機ELデバイスのロールオフ特性の改善に有効であることを実証した。今後は、上記の優れた発光機能を保持しつつ耐久性に優れた重畳蛍光材料の開発に繋げていく。
また今年度は、有機ラジカルを基体とするダブレット発光材料の開発と、その光物理特性の解析についても検討を進めた。トリフェニルメチル系ラジカルを種々のドナー性置換基で修飾した分子群について、ドナー部位がラジカルの光安定性に及ぼす効果を明らかにすることができた。この結果は、より安定な発光性有機ラジカルを開発する上での重要な知見である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

高速スピン変換可能な有機発光材料の設計指針を確立でき、実際にスピン混成状態からの高効率発光(重畳蛍光)を実証することができた。さらに、理想的な重畳蛍光分子の開発に道筋をつけることができた。材料ライブラリの構築も順調に進展しており、基礎的なサイエンスの深堀とともに、実デバイスにおける機能実証などの応用研究も並列的に進んでいる。

今後の研究の推進方策

今後は、スピン変換速度をどこまで高められるかという基礎科学的な問いに対して、理論と実験の両面から解を導き出したいと考えている。加えて、実用面からはより高耐久な材料が求められており、素子寿命改善に資する材料開発も進めていきたい。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Facile Dimerization Strategy for Producing Narrowband Green Multi-Resonance Delayed Fluorescence Emitters2023

    • 著者名/発表者名
      Minlang Yang, Rajendra Kumar Konidena, So Shikita, Takuma Yasuda
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 11 ページ: 917-922

    • DOI

      10.1039/D2TC04447A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] π-Extended Pyrrole-Fused Heteropine: Synthesis, Properties, and Application in Organic Field-Effect Transistors2023

    • 著者名/発表者名
      Weifan Wang, Fiona Hanindita, Yusei Tanaka, Kotaro Ochiai, Hiroyasu Sato, Yongxin Li, Takuma Yasuda, Shingo Ito
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 62 ページ: e202218176

    • DOI

      10.1002/anie.202218176

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Blue Thermally Activated Delayed Fluorescence with Sub-Microsecond Short Exciton Lifetimes: Acceleration of Triplet-Singlet Spin Interconversion via Quadrupolar Charge-Transfer States2022

    • 著者名/発表者名
      Hyukgi Min, In Seob Park, Takuma Yasuda
    • 雑誌名

      Advanced Optical Materials

      巻: 10 ページ: 2200290

    • DOI

      10.1002/adom.202200290

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast Triplet-Singlet Exciton Interconversion in Narrowband Blue Organoboron Emitters Doped with Heavy Chalcogens2022

    • 著者名/発表者名
      In Seob Park, Hyukgi Min, Takuma Yasuda
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 61 ページ: e202205684

    • DOI

      10.1002/anie.202205684

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Narrowband Emissive Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials2022

    • 著者名/発表者名
      Hyung Jong Kim, Takuma Yasuda
    • 雑誌名

      Advanced Optical Materials

      巻: 10 ページ: 2201714

    • DOI

      10.1002/adom.202201714

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 軸不斉を有するエキシプレックス材料の開発2023

    • 著者名/発表者名
      牟田 冬馬, 敷田 蒼, 原田 拓典, 安田 琢麿
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] 濃度消光を抑制した発光性アモルファス材料の開発2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉 駿, 安田 琢麿
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] 高速スピン変換を基軸とする有機発光材料の創製2022

    • 著者名/発表者名
      安田 琢麿
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 招待講演
  • [備考] 九州大学高等研究院 安田研究室

    • URL

      https://yasuda-group.com/

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公開日: 2023-12-25  

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