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» 2022年08月17日 09時30分 公開

龍谷大学、単一分子で白色発光する有機材料発見有機ELディスプレイ応用に期待

龍谷大学は、単一分子で純度が極めて高い白色の蛍光発光を示す、新しい「有機材料」を発見した。有機ELディスプレイなどへの応用が期待される。

[馬本隆綱EE Times Japan]

(CIE)1931座標値は(0.31、0.30)、蛍光量子収率は0.12

 龍谷大学先端理工学部内田欣吾教授研究室の中川優磨氏は2022年8月、単一分子で純度が極めて高い白色の蛍光発光を示す、新しい「有機材料」を発見したと発表した。有機ELディスプレイなどへの応用が期待される。

 内田研究室は長年、フォトクロミック化合物の「ジアリールエテン」について研究を行ってきた。ここで得られた多環芳香族化合物「1ar」の結晶は、分子内で青色と黄色の発光現象が同時に見られ、これらの蛍光が混じり合うことで、白色の蛍光発光になることを見いだした。

左上は結晶状態で白色蛍光を発する多環芳香族化合物「1ar」の分子構造、左下はこの溶液文字を書き、可視光下でみた図。右は結晶の中で発光している青色蛍光と黄色蛍光の状況(クリックで拡大) 出所:龍谷大学

 「1ar」の蛍光発光スペクトルを観察したところ、青色と黄色のスペクトルを確認することができ、蛍光寿命が異なることなどが分かった。国際照明委員会のCIE標準表色系である(CIE)1931の座標値は(0.31、0.30)で、極めて純度が高い白(純白値=1/3、1/3)であった。蛍光量子収率も0.12となり、実用レベルの0.1を超えた。

UV光(波長365nm)を照射する前(a、c、e)と、照射中(b、d、f)の「1ar」結晶。(g)1ar結晶の正規化された吸収スペクトル、(h)1ar結晶の蛍光発光スペクトル、(i)測定した蛍光寿命、(j)発光した1ar結晶のCIE1931座標(クリックで拡大) 出所:龍谷大学

 中川氏は、結晶のX線構造解析も行った。この結果、「1ar」には2種類の回転異性体が存在し、へリンボーン状に積み重なっていることが分かった。2種類の回転異性体を青色と黄色の結晶構造で表したところ、青色分子は重なりが少なく、分子間の距離も離れているため、単分子的な青色蛍光を示した。

 これに対し黄色分子は重なり部分が大きく、分子間距離も小さいため、2分子的なエキシマー発光を示した。これらが合わさることで、白色の発光が得られた。こうした構造は、結晶が成長する時、自発的に形成されるという。

X線構造解析により求めた「1ar」の結晶構造(クリックで拡大) 出所:龍谷大学

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