多孔性金属錯体を発光層に用いた発光電気化学セルの開発及び電流励起レーザーの実現

使用多孔金属配合物作为发光层的发光电化学电池的开发以及电流激发激光器的实现

• 批准号: 17J04908
• 负责人: 三重野 寛之
• 金额: $ 1.22万
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J04908/
• 关键词: 多孔性金属錯体; 三重項励起状態; 熱活性化遅延蛍光; 重原子効果

三重項励起子の動力学的な制御は、有機エレクトロニクスにおいて重要な課題である。一般に純粋な芳香族化合物においては三重項励起状態（T1）が関与した発光の室温での観測は困難である。前者は一重項励起状態（S1）とT1のエネルギー差を小さくすることで、後者は放射速度の増大や無放射失活の抑制により発光の観測が可能になる。既存の方法では三重項励起子の失活原因である発光材料の分子振動や濃度消光、エネルギー移動を抑制しているものの、発光材料の凝集や熱安定性が低い等の問題が存在する。本研究では発光材料の分子振動抑制を目的として、多孔性金属錯体（MOF）を用いることで有機配位子及び内包した発光材料のT1からの無放射失活抑制を試みた。加えて、三重項励起子の動力学的な制御を検討した。熱活性化遅延蛍光（TADF）を示すMOFは報告されていないため、TADFを示す新規有機配位子を合成し、ジルコニウムと組み合わせることで新規MOFの合成に成功した。新規MOFは室温で遅延発光を示し、その温度依存性の測定により、TADF特性を有することを明らかにし、世界で初めてTADF特性を示すMOFの合成に成功し、Chemical Communicationsに掲載された。T1の動力学制御の方法として酸素導入や温度上昇などが報告されているが、無放射失活の増大、可逆性に乏しい等の問題がある。既にZIF-8の細孔へのコロネンの内包により、内包したコロネンの無放射失活と濃度消光の抑制に成功し、室温での長寿命りん光を実現した。今回の研究では、大きなスピン軌道結合定数を有するキセノンをZIF-8に吸着させることで、コロネンのT1からの放射失活速度を可逆的に制御した。これにより三重項励起子を失活させることなく、可逆的に短い反応時間で三重項励起子の動力学な制御に成功し、Communications Chemistryに受理された。

三胞胎激子的动态控制是有机电子中的重要问题。通常，很难在涉及三胞胎激发态的室温下观察到发射（T1）。前者降低了单线激发态（S1）和T1之间的能量差，而后者可以通过增加辐射速度并抑制非辐射失活来观察发光。尽管现有方法抑制了分子​​振动，发光材料的浓度淬灭和能量转移，这是三胞胎激子停用的原因，但存在诸如发光材料的聚集和低稳定性等问题。在这项研究中，为了抑制发光材料的分子振动，我们试图通过使用多孔金属络合物（MOF）抑制有机配体的非辐射性停用和封装T1的发光材料。此外，研究了三胞胎激子的动力控制。由于尚未报告任何显示热活化延迟荧光（TADF）的MOF，因此合成了TADF的一种新型有机配体，并与锆合作成功地合成了新型MOF。新的MOF在室温下表现出延迟的发射，并通过测量其温度依赖性，具有TADF特性，并且是世界上第一个成功合成具有TADF特性的MOF的人，并发表在化学通信中。尽管已经报道了氧气引入和温度升高作为T1动态控制的方法，但存在诸如无辐射失活增加和可逆性差等问题。通过将冠状动脉封装在ZIF-8的毛孔中，它在抑制无辐射失活和浓度淬火方面已经成功地抑制了封装的冠状烯，从而在室温下实现了长寿的磷光。在这项研究中，ZIF-8上具有较大的自旋轨道耦合常数的吸附Xenon可逆地控制冠状动脉T1的辐射速率。这种成功地在可逆的短反应时间内成功地实现了三胞胎激子的动态控制，而无需停用三重态激子，并被通信化学所接受。

项目成果

Thermally activated delayed fluorescence of Zr-based metal-organic framework

锆基金属有机骨架的热激活延迟荧光

• 发表时间: 2017
• 作者: H. Mieno;R. Kabe;C. Adachi
• 通讯作者: C. Adachi

外部ガス導入によるコロネン包摂多孔性金属錯体の三重項励起子制御

通过引入外部气体控制晕苯多孔金属配合物中的三重态激子

• 发表时间: 2017
• 作者: H. Mieno;R. Kabe;C. Adachi
• 通讯作者: C. Adachi