Understanding of ultralong-lifetime phosphorescence in organic crystals of chiral molecules and development in material chemistry

採択前年度に見出した1,1-ジフェニル-1-エタノール（DPE）誘導体の固体超長寿命りん光（固体状態において励起光遮断後の発光強度減衰時間が長寿命であること）発現の機構解明を行った。この現象ではアキラルなジフェニルメチル基が結晶中でキラルな構造を取っており擬似的なラセミ対（鏡像異性体の対）を形成していること、またそのラセミ対が密な結晶構造形成につながり、ひいては分子運動の低減により無輻射失活を抑えて、発光強度増強と長寿命化を達成していることを明らかにした。初年度に検討した不斉炭素原子を有するDPE誘導体３種類それぞれについてR体、S体、およびR：S=1:1のラセミ体、計9種類の単結晶を作成し、その発光スペクトルを溶液、溶液を低温がガラス化した状態、結晶状態で観測した。その結果、りん光スペクトルの発光極大はガラス状態と結晶状態で0.76eVの非常に大きな差があることが分かった。単結晶X線構造解析により求めた分子構造やその構造に対して密度汎関数法を用いて2分子間相互作用を見積もった結果、りん光スペクトルの差異は結晶中では三重項エネルギーが少なくとも20分子の間にもわたって非局在化していることが示唆された。そこで研究２年度である今年度はDPEの3種の類縁体であるモノアシル化ヒドロベンゾインの長寿命りん光の発光特性調査を行った。置換基により異なる結晶状態を生成すること、さらに長寿命りん光の発光効率が影響を受けることを明らかにした。それぞれのラセミ結晶で発光効率が大きく異なる結果が得られ、結晶構造を詳細に検討したところ、発光効率の低い1種類はラセミ結晶中で2つの鏡像異性体が異なるコンフォーメーションを取っており、励起状態が関与するLUMO（最低空軌道）で分子間の相互作用が分断されているという興味深い結果が得られた。今後、発光原理の更なる解明や発光の調色などに取り組んでゆく。

採択前年度に見出した1,1-ジフェニル-1-エタノール（DPE）誘導体の固体超長寿命りん光（固体状態において励起光遮断後の発光強度減衰時間が長寿命であること）発現の機構解明を行った。この現象ではアキラルなジフェニルメチル基が結晶中でキラルな構造を取っており擬似的なラセミ対（鏡像異性体の対）を形成していること、またそのラセミ対が密な結晶構造形成につながり、ひいては分子運動の低減により無輻射失活を抑えて、発光強度増強と長寿命化を達成していることを明らかにした。初年度に検討した不斉炭素原子を有するDPE誘導体３種類それぞれについてR体、S体、およびR：S=1:1のラセミ体、計9種類の単結晶を作成し、その発光スペクトルを溶液、溶液を低温がガラス化した状態、結晶状態で観測した。その結果、りん光スペクトルの発光極大はガラス状態と結晶状態で0.76eVの非常に大きな差があることが分かった。単結晶X線構造解析により求めた分子構造やその構造に対して密度汎関数法を用いて2分子間相互作用を見積もった結果、りん光スペクトルの差異は結晶中では三重項エネルギーが少なくとも20分子の間にもわたって非局在化していることが示唆された。そこで研究２年度である今年度はDPEの3種の類縁体であるモノアシル化ヒドロベンゾインの長寿命りん光の発光特性調査を行った。置換基により異なる結晶状態を生成すること、さらに長寿命りん光の発光効率が影響を受けることを明らかにした。それぞれのラセミ結晶で発光効率が大きく異なる結果が得られ、結晶構造を詳細に検討したところ、発光効率の低い1種類はラセミ結晶中で2つの鏡像異性体が異なるコンフォーメーションを取っており、励起状態が関与するLUMO（最低空軌道）で分子間の相互作用が分断されているという興味深い結果が得られた。今後、発光原理の更なる解明や発光の調色などに取り組んでゆく。