三重項－三重項消滅により生じた多重励起子におけるスピン変換機構の解明

阐明三重态-三重态湮灭产生的多激子的自旋转换机制

基本信息

批准号：
22K14648
负责人：
岡本翔
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

三重項－三重項消滅過程(TTA)を経由した光アップコンバージョン(UC)材料の一つである、白金オクタエチルポルフィリン(PtOEP)とジフェニルアントラセン(DPA)を混合した溶液サンプルに対して、時間分解電子スピン共鳴(ESR)測定を実施した。室温条件では、光励起されたPtOEPからのエネルギー移動を経由して、DPA分子上に生成した励起子のESR信号を観測することに成功した。スペクトル解析の結果、三重項励起子の磁気異方性パラメータであるゼロ磁場分裂定数、各スピン副準位のスピン分布割合を表す電子スピン分極率を決定した。観測されたスペクトルの大部分は孤立した三重項励起子由来であったが、わずかに二つの三重項励起子が対となった多重励起子由来の成分も含まれていることが分かった。多重励起子由来のESR信号をS/N良く検出するため、低温におけるESR測定を試みたが、ESR信号を観測できなかった。低温では溶媒の凍結により分子拡散が抑制され、DPA分子上に生成される励起子濃度の低下、およびTTA反応効率の著しい低下が起きたと考えられる。一方で、室温条件ではESR信号の溶媒粘度依存性の取得にも成功した。溶媒粘度を上げると、励起子拡散速度が低下し、ESR信号の立ち上がりおよび減衰が遅くなることが分かった。このことは、PtOEPとDPA間もしくはDPAとDPA間における二分子反応速度が電子スピン分極率の時間変化に影響を与えたことを示しており、TTA反応効率やUC発光効率に深く関わっていると考えられる。今後はこれらの実験結果を活用してTTA反応に関わる励起子の運動性をモデル計算により評価、解析し、TTAで生成する多重励起子のスピン変換機構について研究する予定である。

对八乙基卟啉铂 (PtOEP) 和二苯基蒽 (DPA) 混合物的溶液样品进行了时间分辨分析，该混合物是通过三重态-三重态电子自旋进行光学上转换 (UC) 的材料之一。进行共振（ESR）测量。在室温下，我们成功观察到通过光激发 PtOEP 的能量转移在 DPA 分子上产生的激子的 ESR 信号。通过光谱分析，我们确定了零场分裂常数（三重态激子的磁各向异性参数）和电子自旋极化率（表示每个自旋子能级的自旋分布比）。观察到的光谱大部分来自孤立的三重态激子，但也发现也包括少数来自多重激子的成分，即两个三重态激子对。为了检测来自多个激子的具有良好信噪比的ESR信号，我们尝试在低温下进行ESR测量，但无法观察到ESR信号。在低温下，溶剂的冻结会抑制分子扩散，导致DPA分子上产生的激子浓度降低，TTA反应效率显着降低。另一方面，我们还成功地获得了室温条件下ESR信号的溶剂粘度依赖性。研究发现，增加溶剂粘度会降低激子扩散速率并减慢 ESR 信号的上升和衰减。这表明PtOEP和DPA之间或DPA和DPA之间的双分子反应速率影响电子自旋极化率的时间变化，并且被认为与TTA反应效率和UC发光效率密切相关。未来，我们计划利用这些实验结果，通过模型计算来评估和分析TTA反应中涉及的激子的迁移率，并研究TTA中产生的多个激子的自旋转换机制。