超高速分光を用いた光機能性有機分子におけるスピン変換過程の構造ダイナミクスの解明

使用超快光谱阐明光学功能有机分子中自旋转换过程的结构动力学

基本信息

批准号：
20J21226
负责人：
西郷将生
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

熱活性化遅延蛍光（TADF）は、非発光性の三重項励起状態から発光性の一重項励起状態へと熱的に遷移し、遅れて生成した一重項励起状態から観測される蛍光である。TADFを利用することで、有機ELを利用した有機発光ダイオード（OLEDs）の効率を飛躍的に向上することができる。しかし、TADFの詳細なメカニズムは未だ完全には明らかになっていない。TADF過程のメカニズムを詳細に明らかにすることは材料化学の観点から重要であるだけでなく、スピン変換の制御という観点において、分子科学の観点からも重要な課題である。また、OLEDsへの応用ではTADFを発現する分子は固体中で存在するため、固体中でのメカズムの解明が必要不可欠である。しかし、TADF機構の詳細な研究は溶液で行われることが多く、固体中における研究はこれからの課題であった。また、溶液中において分子の構造ダイナミクスがTADF機構に大きく関与しているということが分かってきたが、これまでの固体状態に関する研究は発光分光を用いた研究が多く、固体中における構造ダイナミクスは完全には明らかになっていなかった。そこで本研究では、固体中におけるTADF分子の励起状態構造ダイナミクスについて、時間分解赤外分光法や時間分解発光分光法を用いて調べた。これらにより固体中におけるダイナミクスを系統的に調べることができた。今回調べた系においては、溶液中で励起状態における構造変化が確認された分子でも確認されなかった分子でも、固体中では構造変化が抑制されていることが明らかになった。また、溶液中で構想変化が大きい分子は、溶液状態と固体状態で発光特性についても違いがあることが明らかになった。固体中における構造ダイナミクスと発光特性を同時に観測したことで、固体中におけるTADFメカニズムの解明につながった。

热激活延迟荧光（TADF）是从不发光三重激发态热跃迁到发光单重激发态后产生的单重激发态观察到的荧光。通过使用TADF，可以显着提高使用有机EL的有机发光二极管（OLED）的效率。然而，TADF的详细机制仍不完全清楚。阐明TADF过程的详细机制不仅从材料化学的角度来看很重要，而且从控制自旋转换的分子科学的角度来看也很重要。此外，在OLED应用中，表达TADF的分子存在于固体中，因此有必要阐明固体中的机制。然而，对 TADF 机制的详细研究通常是在溶液中进行的，而固体研究仍然是未来的一个问题。此外，人们发现溶液中分子的结构动力学与TADF机制有很大关系，但迄今为止对固态的研究大多采用发射光谱，而固体中的结构动力学完全未知。不清楚。在这项研究中，我们利用时间分辨红外光谱和时间分辨发射光谱研究了固体中 TADF 分子的激发态结构动力学。这些使我们能够系统地研究固体动力学。在本次研究的系统中，发现无论是已确认在溶液中激发态发生结构变化的分子还是未确认结构变化的分子，固态结构变化均受到抑制。研究还表明，在溶液中经历较大概念变化的分子在溶液和固态之间具有不同的发光特性。同时观察固体中的结构动力学和发光特性有助于阐明固体中的 TADF 机制。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

高次三重項励起状態直接観測のための多段階励起過渡分光

用于直接观察高阶三重激发态的多步激发瞬态光谱

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
西郷将生;宮田潔志;恩田健
通讯作者：
恩田健

Aggregation-induced emission active thermally-activated delayed fluorescence materials possessing N-heterocycle and sulfonyl groups

具有N-杂环和磺酰基的聚集诱导发射活性热激活延迟荧光材料

DOI：
10.1039/d1tc05196b
发表时间：
2022
期刊：
Journal of Materials Chemistry C
影响因子：
6.4
作者：
Matsui Yasunori;Yokoyama Yudai;Ogaki Takuya;Ishiharaguchi Kenta;Niwa Akitsugu;Ohta Eisuke;Saigo Masaki;Miyata Kiyoshi;Onda Ken;Naito Hiroyoshi;Ikeda Hiroshi
通讯作者：
Ikeda Hiroshi

Characterization of Excited States in a Multiple-Resonance-Type Thermally Activated Delayed Fluorescence Molecule Using Time-resolved Infrared Spectroscopy

使用时间分辨红外光谱表征多重共振型热激活延迟荧光分子的激发态

DOI：
10.26434/chemrxiv.13726543
发表时间：
2021
期刊：
ChemRxiv
影响因子：
0
作者：
Shimoda Yuushi;Saigo Masaki;Ryu Tomohiro;Ehara Takumi;Miyata Kiyoshi;Onda Ken
通讯作者：
Onda Ken

Excited-state structural dynamics and thermally activated delayed fluorescence in solid-state for donor-acceptor type molecules

供体-受体型分子的激发态结构动力学和固态热激活延迟荧光

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masaki Saigo;Kiyoshi Miyata;Hajime Nakanotani;Chihaya Adachi;Ken Onda
通讯作者：
Ken Onda

Photoinduced Oxygen Transport in Cobalt Double-Perovskite Crystal EuBaCo2O5.39

钴双钙钛矿晶体 EuBaCo2O5.39 中的光诱导氧传输

DOI：
10.1016/j.apmt.2021.101167
发表时间：
2021
期刊：
Appl. Mater. Today
影响因子：
0
作者：
M. Hada;S. Ohmura;T. Ishikawa;M. Saigo;N. Keio;W. Yajima;T. Suzuki;D. Urushihara;K. Takubo;Y. Masaki;M. Kuwahara;K. Tsuruta;Y. Hayashi;J. Matsuo;T. Yokoya;K. Onda;F. Shimojo;M. Hase;S. Ishihara;T. Asaka;N. Abe;T. Arima;S. Koshihara
通讯作者：
S. Koshihara