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2021 Fiscal Year Research-status Report

Development of Highly Efficient Room Temperature Phosphorescent Materials via Thermal Activation Process

Research Project

Project/Area Number 21K18960
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

武田 洋平  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60608785)

Project Period (FY) 2021-07-09 – 2023-03-31
Keywords室温リン光 / 有機材料 / 汎用元素 / 有機EL / 熱活性化
Outline of Annual Research Achievements

本挑戦的研究では希少金属や重元素の導入、または結晶中での分子間相互作用に頼る既存の常温リン光有機分子の設計指針とは一線を画する、「熱活性型」室温リン 光を活用する分子設計戦略に基づき、汎用元素だけで構成される常温リン光有機分子を創出し、有機EL素子へ応用することを目的としている。2021年度は、これまでの研究代表者らの知見に基づき、ジベンゾフェナジンを電子アクセプター、ジヒドロフェナザシリン類を電子ドナーとする汎用元素だけから構成される、ねじれ型ドナー・アクセプター・ドナー(D-A-D)分子の種々構造異性体を設計・合成した。合成した化合物について、単結晶X線構造解析をおこなったところ、電子ドナーの結合部位に関わらず、ドナーとアクセプターは直交した配座であることが明らかとなった。そして、時間分解分光、温度可変フォトルミネッセンススペクトル測定によりその詳細な光物性を調査したところ、興味深いことに、電子アクセプター骨格上における電子ドナーの結合位置が異なるだけで、励起状態からの発光過程が室温リン光・熱活性化遅延蛍光との間で逆転することを見出した。主として室温リン光を示すD-A-D分子を発光材料として活用し有機EL素子を作製したところ、その外部量子効率は7.4%を示し、第一世代有機EL発光材料である即時蛍光材料を用いた場合を凌駕することを見いだした。さらに発光効率を向上させるための分子設計のもと、新たな発光分子の合成にも成功し、本研究を効果的に推進するための知見を新たに得た。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画通り、研究代表者がこれまでに見出した室温リン光材料の構造ー物性相関研究を推進できており、より効率的な電気ー光変換エネルギーを示す室温リン光材料の創出に向けた知見が得られつつある。

Strategy for Future Research Activity

理論化学を専門とする研究者との有機的な連携により、理論面からの分子設計に関するサポートを受けつつ、新たな室温リン光材料を合成し、物性を探る。

Causes of Carryover

新型コロナ蔓延の影響を受け、分子合成の繰り延べに伴い実験消耗品の購入量が減った。また学会への現地参加も制限され旅費の支出が減少した。しかし、分子合成は2022年度に実施予定であり、また国際会議等も次年度は対面開催が見込まれることから、発生した未使用額は当初予定の通り、上記研究計画に必要な物品費および旅費に充てる。

  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 7 results)

  • [Int'l Joint Research] Silesian University of Technology(ポーランド)

    • Country Name
      POLAND
    • Counterpart Institution
      Silesian University of Technology
  • [Int'l Joint Research] Technological University of Denmark(デンマーク)

    • Country Name
      DENMARK
    • Counterpart Institution
      Technological University of Denmark
  • [Int'l Joint Research] Durham University(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      Durham University
  • [Journal Article] A New Entry to Purely Organic Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitters Based on Pyrido[2,3‐b]pyrazine‐Dihydrophenazasilines Donor‐Acceptor Dyad2022

    • Author(s)
      Goya Tsuyoshi、Zimmermann Crocomo Paola、Hosono Takumi、Minakata Satoshi、Sousa Leonardo Evaristo、Silva Piotr、Data Przemyslaw、Takeda Youhei
    • Journal Title

      Asian Journal of Organic Chemistry

      Volume: 11 Pages: e202100780

    • DOI

      10.1002/ajoc.202100780

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The regioisomeric effect on the excited-state fate leading to room-temperature phosphorescence or thermally activated delayed fluorescence in a dibenzophenazine-cored donor?acceptor?donor system2022

    • Author(s)
      Hosono Takumi、Decarli Nicolas Oliveira、Crocomo Paola Zimmermann、Goya Tsuyoshi、de Sousa Leonardo Evaristo、Tohnai Norimitsu、Minakata Satoshi、de Silva Piotr、Data Przemyslaw、Takeda Youhei
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry C

      Volume: 10 Pages: 4905~4913

    • DOI

      10.1039/D1TC05730H

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 重元素フリーな熱活性化型室温リン光材料の創出2022

    • Author(s)
      武田 洋平
    • Organizer
      電子情報通信学会 有機エレクトロニクス研究会
    • Invited
  • [Presentation] 「分子の形」と「元素の性質」が織りなす多彩な電荷移動状態に基づく発光有機分子の創製2022

    • Author(s)
      武田 洋平
    • Organizer
      日本化学会第102春季年会
    • Invited
  • [Presentation] 新奇反応の開発に基づいた多彩な発光有機分子の創製と応用2021

    • Author(s)
      武田 洋平
    • Organizer
      九州大学先導物質化学研究所 講演会
    • Invited
  • [Presentation] 分子の形と元素の性質が奏でる多彩な光機能有機分子材料2021

    • Author(s)
      武田 洋平
    • Organizer
      第41回有機合成若手セミナー
    • Invited
  • [Presentation] 含窒素π共役骨格の新構築法を基盤とする多彩な光機能分子の創製2021

    • Author(s)
      武田 洋平
    • Organizer
      第31回基礎有機化学討論会
    • Invited
  • [Presentation] ジベンゾフェナジンを電子アクセプター、ジヒドロフェナザシリンを電子ドナーとするD-A-D型分子の合成と室温燐光特性2021

    • Author(s)
      細野 拓生, 呉屋 剛, Przemyslaw Data, Piotr de Silva, 武田 洋平, 南方 聖司
    • Organizer
      第31回基礎有機化学討論会
  • [Presentation] ジヒドロフェナザシリンを電子ドナーとするD-A-D型ジベンゾフェナジン誘導体の合成とリン光特性2021

    • Author(s)
      細野 拓生, 呉屋 剛, Przemyslaw Data, Piotr de Silva, 武田 洋平, 南方 聖司
    • Organizer
      第11回CSJ化学フェスタ2021
  • [Presentation] 汎用元素から成る高効率発光有機材料の開発と多機能化2021

    • Author(s)
      武田 洋平
    • Organizer
      大阪大学工業会 産学高分子塾 10周年記念公開セミナー1 応用化学専攻の有機・高分子材料研究最前線
    • Invited
  • [Presentation] 新奇な合成反応を起点とする多彩な光機能π共役分子の創製と応用2021

    • Author(s)
      武田 洋平
    • Organizer
      大阪市立大学 化学科談話会
    • Invited
  • [Presentation] Development of a dibenzophenazine-cored D-A-D pi-conjugated compound displaying room-temperature phosphorescence: A new entry to purely organic electrophosphorescent emitter2021

    • Author(s)
      akumi Hosono, Youhei Takeda,Satoshi, Minakata, Masato Okazaki, Data Przemyslaw
    • Organizer
      2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-12-28  

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