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