Persistent Organic Phosphorescence in Longer-wavelength Region

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本研究では、長波長領域で長寿命発光を示す有機リン光色素の創出を目的としている。長波長発光特性を有すドナー・アクセプター蛍光色素に着目し、発光制御補助基の導入による蛍光からリン光への発光特性変換を研究する。1年目の研究において、補助基として臭素原子とメトキシ基を導入したベンゾチアジアゾール色素を合成し、赤色リン光の発現要因を明らかにした。2年目は本リン光発光を前進させるため、母体色素部位と補助基のスクリーニングと、母体色素部位への芳香環導入の及ぼす影響について検討した。ベンゾチアジアゾールをキノキサリン環に置換した系においてもリン光発光が確認された。リン光は 559 nm の短波長側に認められ、リン光量子収率 1.6% とリン光寿命 0.1 ms の特性はベンゾチアジアゾール系より低下した。次に、メトキシ基に対しフッ素原子及びアミド官能基を補助基の新規候補として選択した。いずれの色素においてもリン光発光が発現できたが、リン光特性は低下した。以上の結果より、リン光発光での最も顕著な組合せは、ベンゾチアジアゾール環への臭素原子とメトキシ基の導入であり、本知見は長波長リン光における有益な設計指針を提供している。最後に、ベンゾチアジアゾール母体部位へのベンゼン環導入の及ぼす影響を検討した。ベンゼン環を導入した３種の色素を合成し、いずれにおいても赤色領域に長寿命リン光が発現し、長波長・長寿命リン光を前進できた。特に、ベンゼン環のパラ位に臭素原子を導入した系では母体色素と同程度のリン光特性が維持できた。単結晶X線解析においてリン光発光性のパイスタック１次元会合構造が認められ、本会合構造の間には臭素原子の関与するハロゲン・パイ相互差作用が発現していた。本相互作用を介して分子内に加え分子間でも重原子効果が加味され、交項間交差を加速することでリン光特性の向上に繋がったと判断できる。