Realization of organic phosphorescent lasers using cocrystals

使用共晶体实现有机磷光激光器

• 批准号: 22KJ2461
• 负责人: 安部 彩乃
• 金额: $ 1.6万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2461/
• 关键词: 室温りん光; 有機共結晶; ハロゲン結合

本研究では、三重項励起子を直接発光に利用可能である、りん光材料を用いたレーザーの実現を目指す。りん光レーザーは、三重項励起子密度が高い状況下において有利な特性を持つため、CW発振時間の長時間化や、電流励起下におけるレーザー閾値の大幅な低下を実現できる可能性がある。本期間はレーザー媒質となる強発光性室温りん光材料の開発を行った。りん光レーザーのレーザー媒質には、三重項励起状態吸収とりん光スペクトルの重なりがない分子が必要不可欠である。本研究では、このような分子として多環芳香族炭化水素化合物に着目した。多環芳香族炭化水素化合物は、三重項励起状態吸収とりん光スペクトルの重なりがない分子が存在することが知られており、さらに、ハロゲン結合性の共結晶を形成することで、室温りん光特性を発現する例が報告されている。まず、多環芳香族炭化水素を用いた複数の二元共結晶において、その結晶構造解析と光学特性評価を行った。この結果、結晶構造に依存した失活プロセスの存在が示唆され、結晶構造と発光効率に相関がみられた。得られた知見に基づき、望ましい結晶構造を有する新規三元共結晶を作製した結果、りん光量子収率の飛躍的な向上を実現した。作製した三元共結晶は、ストリークカメラや温度依存測定を用いて、エネルギー移動及び失活過程について詳細な検討を行い、有機りん光共結晶中における失活プロセスを検証した。以上より本年度は、ハロゲン結合性の共結晶において強りん光発光性を示す共結晶の設計指針を得るとともに、りん光レーザーの活性媒体としての新規有機共結晶の開発を行った。これらの成果については査読付き学術誌、及び国内外の学会で発表を行った。

在这项研究中，我们旨在使用磷光材料实现激光，从而使三胞胎激子直接用于发射。由于磷光激光器在三胞胎激子密度高的情况下具有有利的性能，因此它们可能会增加CW振荡时间，并在当前激发下显着降低激光阈值。在此期间，我们开发了一种高度发光的室温磷光材料，该材料用作激光培养基。磷光激光器的激光培养基需要与三胞胎激发态吸收和磷光光谱重叠的分子。在这项研究中，我们专注于这种分子的多环芳烃化合物。众所周知，有些分子不会在三胞胎激发态吸收和磷光光谱之间重叠，此外，还报道了示例，其中室温磷光特性通过形成卤素结合的共晶体表达。首先，使用多环芳烃的晶体结构分析和多个二元共晶的光学特性进行了。这表明存在晶体结构依赖性失活过程，并且晶体结构与发光效率之间存在相关性。根据获得的发现，产生了具有理想晶体结构的新三元共晶体，从而显着改善了磷光量子的产率。使用条纹摄像头和依赖温度依赖的测量，详细检查了准备好的三元共晶体，并在有机磷光共晶中验证了停用过程。从上面的角度来看，在今年，我们获得了共结晶的设计指南，该设计指南在卤素结合的共晶中表现出强烈的磷光发光，并开发了一种新的有机共晶体作为磷光激光器的活性培养基。这些结果在同行评审的学术期刊以及日本和国外的学术会议上提出。

项目成果

ハロゲン結合と発光効率の関係に基づく室温りん光性有機共結晶の開発

基于卤键与发光效率关系的室温磷光有机共晶的研制

• 发表时间: 2023
• 作者: 安部彩乃;合志憲一;儘田正史;安達千波矢
• 通讯作者: 安達千波矢

Ternary cocrystal engineering of room temperature phosphorescence

室温磷光三元共晶工程

• 发表时间: 2022
• 作者: Ayano Abe;Kenichi Goushi;Masashi Mamada;Chihaya Adachi
• 通讯作者: Chihaya Adachi