2020 Fiscal Year Annual Research Report
The mechanism and control of spin flips in thermally activated delayed fluorescence emitters
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18H03902
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
小林 隆史 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10342784)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
細貝 拓也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (90613513)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 熱活性化遅延蛍光 / 高次三重項励起状態 / スピン反転 / 逆項間交差 / 有機EL |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代の有機EL用発光材料である熱活性化遅延蛍光（TADF）材料は、三重項励起状態（T）を一重項励起状態（S）へ逆項間交差させることで発光効率の向上を図っている。そのためには狭いSTギャップと高速スピン反転の二つが不可欠であるが、後者の設計指針はまだ確立されていない。本研究では、一部の分子で実現されている高速スピン反転のメカニズムを解明し、その制御法を確立することを目指している。
令和２年度は次の二つの課題に取り組んだ。
【課題３】 溶媒やホスト材料など外的要因が及ぼす影響の解明、および積極的な活用による逆項間交差速度の高速化の検討
【課題４】 ドナーユニットの配置や置換基効果など内的要因が及ぼす影響の解明、および積極的な活用による逆項間交差速度の高速化の検討
具体的にはこれまでに構築した測定および解析方法をいくつかのTADF分子に適用し、励起状態間のエネルギーギャップや緩和速度の決定を行うとともに、溶媒やホスト材料や測定温度などの影響について調べた。その結果、一部の分子では電荷移動励起状態からの発光に加えて局在励起状態からの発光も観測されること、また両者の三重項励起状態間の内部転換速度が極めて遅くなるケースのあること等が分かった。遅い内部転換速度は、高次三重項励起状態を経由した高速なスピン反転を妨げるため、どのような分子で遅くなるのかについて次年度で調査する。なお、当初計画通り、【課題３】と【課題４】には次年度も引き続き取り組む。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
緊急事態宣言の影響で一部の実験項目に遅れは見られるものの、全体的には「おおむね順調に進展している」と言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和３年度も前項で述べた二つの課題に取り組む。前年度までに、いくつかのTADF分子に対しては現有のiCCDカメラでは時間分解能が僅かに不足することが分かった。その拡張のための部品調達に時間がかかっているが、令和３年度の早い段階でこれを解決する。その上で、引き続き前年度同様の測定および解析を行い、緩和過程と分子構造の関係、および溶媒やホスト材料などの外的要因が及ぼす影響について調査する。またこれまでの研究により、TADF分子では光励起により多様な励起状態の生成することが確認されており、それらの生成比や転換速度についても調べる。なお、令和３年度は本研究の最終年度であるため、これまでの研究をまとめる。
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