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，我们的目标是实现一种使用磷光材料的激光器，可以直接利用三线态激子进行发光。磷光激光器在高三重态激子密度条件下具有有利的特性，因此有可能在电流激发下实现更长的连续振荡时间和显着降低的激光阈值。在此期间，我们开发了一种强发射性室温磷光材料，可以用作激光介质。磷光激光器的激光介质必须是三重激发态吸收和磷光光谱不重叠的分子。在这项研究中，我们重点关注多环芳烃化合物作为此类分子。已知多环芳烃化合物具有三重激发态吸收和磷光光谱不重叠的分子，此外，通过形成卤素键合共晶体，可以实现该特性的实例。首先，我们分析了晶体结构并评估了使用多环芳烃的多个二元共晶体的光学性质。结果表明存在依赖于晶体结构的失活过程，并且观察到晶体结构和发光效率之间的相关性。基于所获得的知识，我们创造了一种具有理想晶体结构的新三元共晶体，从而实现了磷光量子产率的显着提高。使用条纹相机和温度依赖性测量详细检查了所制备的三元共晶的能量传递和失活过程，并验证了有机磷光共晶的失活过程。基于上述，今年我们获得了表现出强磷光的卤素键合共晶的设计指南，并开发了新型有机共晶作为磷光激光器的活性介质。这些结果发表在同行评审的学术期刊以及国内和国际会议上。

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