ゼロ磁場ESRの分光的・電気的計測法の確立と有機デバイスの三重項ハーベスト研究

建立有机器件零场ESR和三线态收获研究的光谱和电学测量方法

• 批准号: 21K05011
• 负责人: 脇川 祐介
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shizuoka Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05011/
• 关键词: 光検出磁気共鳴; シングレットフィッション; 三重項ハーベスト; 三重項励起子; 電流検出磁気共鳴; 有機半導体; 電荷再結合

低炭素社会の実現を背景に実用化が期待されている有機光電変換素子の開発において、三重項励起子の有効利用（三重項ハーベスト）が素子高性能化への鍵として注目されている。しかし、動作中の有機電子デバイスにおいて（オペランド）、三重項ハーベストを確かめ、その反応機構を調べる有効な計測手段は確立されていない。そこで本研究では、ゼロ磁場における電子スピン共鳴法と発光・電流測定法を融合させることで、三重項ハーベストをオペランド観測する新しいスピン計測法を開発する。また、三重項ハーベストの支配因子である三重項励起子や電荷キャリアの衝突対の挙動を解明することで、その制御法の創出を目指す。昨年度実施したテトラセン多結晶粉末におけるゼロ磁場付近の光検出磁気共鳴(ODMR)の測定と密度行列を用いた理論計算について再検討を行った。テトラセン多結晶粉末のシングレットフィッションの過程で形成される三重項励起子対の解離速度と再結合を実験的・理論的に明らかにし、本研究で開発したゼロ磁場付近のODMRが三重項ハーベストを支配する三重項励起子対ダイナミクスの解明に適用できる新たな測定法であることを見出した。本成果は論文にまとめ、国際査読誌に投稿中である。昨年度開発したゼロ磁場付近の光・電流検出磁気共鳴(EDMR)測定装置は、LC回路を用いていたため特定の周波数に制限されていた。そこで、マイクロストリップラインを用いた非磁性のテストフィクスチャを購入し、測定装置の広帯域化を行った。ルブレン多結晶粉末におけるゼロ磁場付近の広帯域ODMR測定を行った結果、ルブレン多結晶粉末では、テトラセン多結晶粉末と異なり、三重項励起子対ダイナミクスに対して励起子拡散が影響していることを明らかにした。

在开发有机光电转换设备的过程中，预计将在低碳社会的背景下将其用于实际使用，有效使用三重态激元（Triplet Harvest）吸引了人们的注意，这是改善设备性能的关键。但是，在运行中的有机电子设备（操作数）中，尚未建立有效的测量方法来检查三重态收获并检查其反应机制。因此，在这项研究中，我们将开发一种新的自旋测量方法，该方法通过将电子自旋共振方法与发射和电流测量方法相结合，从而观察三元组收成的操作数。此外，我们旨在通过阐明三胞胎激子和载体之间的碰撞对行为来创建控制方法，这是三重态收获的管理因素。我们回顾了去年多晶型粉末中零磁场附近的光检测磁共振（ODMR）的测量，并使用密度矩阵进行了理论计算。我们已经在实验和理论上阐明了四烯烯聚晶型粉末在单线拟合期间形成的三胞胎激子对的分离率和重组，并发现这项研究中开发的零磁场附近的ODMR是一种新的测量方法，可以将其应用于控制三重精神分子对的动力学动力学。这一发现已汇编成论文，目前正在提交给国际同行评审杂志。去年在零磁场附近开发的光学和电流检测磁共振（EDMR）测量设备仅限于特定频率，因为它使用了LC电路。因此，购买了使用微带线的非磁性测试固定装置，并扩大了测量装置的带。 rubrene多晶粉的零磁场附近的宽带ODMR测量结果表明，激子扩散会影响rubreny polycrystalline粉末中的三重动力学，与四烯烯聚丙烯粉末不同。

项目成果

Radiowave Effects on an Electron?Hole Pair in a Poly(3-hexylthiophene) near Zero Magnetic Field

近零磁场下聚(3-己基噻吩)中电子空穴对的无线电波效应

• DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c07807
• 发表时间: 2021
• 期刊: The Journal of Physical Chemistry C
• 作者: Wakikawa Yusuke;Ikoma Tadaaki
• 通讯作者: Ikoma Tadaaki

有機光電変換デバイスにおけるキャリア再結合の電流検出磁気 共鳴研究

有机光伏器件中载流子复合的电流检测磁共振研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Yasutaka Kitagawa;Naoka Amamizu;Ryohei Kishi;脇川祐介
• 通讯作者: 脇川祐介

有機溶媒中におけるフッ素系界面活性剤の超音波分解

有机溶剂中含氟表面活性剂的超声波分解

• 发表时间: 2022
• 作者: 疋田和也;脇川祐介;南齋勉
• 通讯作者: 南齋勉

有機半導体材料およびデバイスにおける電荷キャリア・励起子のスピンダイナミクス研究

有机半导体材料和器件中载流子和激子的自旋动力学研究

• 发表时间: 2022
• 期刊: 電子スピンサイエンス
• 作者: 佐々木 啓介;甘水 君佳;片岡 祐介;陳 秀慧;許 益瑞;岸 亮平;北河 康隆;脇川祐介
• 通讯作者: 脇川祐介

P3HT薄膜における 光キャリア再結合のラジオ波効果

P3HT薄膜中光载流子复合的无线电波效应

• 发表时间: 2022
• 作者: 脇川祐介;生駒忠昭
• 通讯作者: 生駒忠昭