電子スピン選択的な励起子解離による革新的有機光電変換素子の創製

利用电子自旋选择性激子解离创建创新的有机光电转换器件

• 批准号: 21H02015
• 负责人: 中野谷 一
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H02015/
• 关键词: 励起子解離; 自発配向分極; 有機半導体; 三重項励起子; 有機機能性材料; 熱活性化遅延蛍光; 三重項; 励起スピン状態; 励起子解離エネルギー; 励起子; 電荷再結合

本研究の最終目標は、有機分子系において生成される電荷移動（CT: charge-transfer）型励起子に着目し、励起子解離過程における励起電子スピン状態の選択性を実証し、 “逆電子移動損失ゼロ” という革新的な光電変換素子を実現することである。R3年度までの研究において、熱活性化遅延蛍光（TADF）分子である4CzIPNなど、最低励起一重項準位と最低励起三重項準位間のエネルギー差が小さく、かつ極性を有する分子からなる薄膜では、光励起により生成した三重項励起子が自発的に解離し、電荷が生成されていることを明らかとした（Science Advances, 8, abj9188, 2022）。またさらに、薄膜中で励起子解離と電荷再結合が繰り返されることで長寿命EL発光が生じている事実も明らかとした。R4年度においては、有機薄膜中における自発的な励起子解離により生成した電荷の寿命に着目し研究を実施した。結果、大きな極性を有するTADF分子であるTPA-DCPPを活性材料とした有機薄膜では、驚くべきことに生成した電荷（電子）は、有機薄膜中で1ヶ月間以上に渡って極めて安定に保持されているという事実を見出した（Advanced Materials, 35, 2210335, 2023）。またさらに、長時間保持されている電荷は、有機薄膜中で空間的にも保持されていることを実験的に確認することに成功した。この長時間電荷保持の特性は、１）電荷再結合過程の抑制、２）大きな分極界面の形成によるものと結論できる。これらの事実は、有機分子の極性によって誘起される自発配向分極の形成により、生成した電荷が有機薄膜界面で安定に保持可能であるということを意味し、光電変換素子の高性能化だけでなく撮像素子やメモリ素子などに応用できる可能性がある。

The <s:1> ultimate goal of this study is to generate される charge mobility in the organic molecular system of にお にお て て (CT:) Charge - transfer) excitation screwdriver に し, excitation screwdriver dissociation process に お け る wound up electronic ス ピ ン state の sentaku sex を be し, "inverse electronic mobile loss ゼ ロ" と い う innovative な photoelectric variations in grain son を be presently す る こ と で あ る. R3 annual ま で の research に お い て, thermal activation 遅 delay 蛍 light (TADF) molecular で あ る 4 czipn な ど, the lowest wound up a heavy item must と between the lowest wound up triple a quasi の エ ネ ル ギ ー poor が small さ く, か つ を have polarity す る molecular か ら な る film で は, light excitation に よ り generated し た triple a excitation screwdriver が 発 し に dissociation, charge が generated さ れ て い る こ と を Ming ら か と し た (Science Advances, 8, abj9188, 2022). ま た さ ら に, film of で excitation screwdriver dissociation と charge recombination が Qiao り return さ れ る こ と で long-life light EL 発 が raw じ て い る things be も Ming ら か と し た. R4 annual に お い て は, organic thin film に お け る from 発 な excitation screwdriver dissociation に よ り generated し た charge の life に を mesh し studies be applied し た. Results, large き な を have polarity す る TADF molecular で あ る TPA - DCPP を active material と し た organic film で は, く べ き こ と に generated し た charge (electronic) は, organic film で 1 ヶ months above に crossing っ て extremely め て settle に keep さ れ て い る と い う things be を show the し た (Advanced Materials, 35, 2210335, 2023. ま た さ ら に, long time maintain さ れ て い る charge は, organic thin film で space に も keep さ れ て い る こ と を be 験 に confirm す る こ と に successful し た. こ の long time charge の features は の inhibition, 1) charge recombination process, 2) big き な polarization interface の に よ る も の と conclusion で き る. こ れ ら の things be は, organic molecules の polarity に よ っ て induced さ れ る from 発 deserve to points extremely の に よ り, generate し た charge が organic film interface で stability に may keep で あ る と い う こ と を mean し, photoelectric variations in grain son の high-performance だ け で な く pinch of pixel son や メ モ リ element child な ど に 応 with で き る possibility が あ る.

项目成果

Spontaneous dissociation of charge-transfer type excitons in organic solid-state films

有机固态薄膜中电荷转移型激子的自发解离

• 发表时间: 2022
• 作者: 林 希久也;福本 恵紀;平田 修造;岩澤広将・一川尚広;Hajime Nakanotani
• 通讯作者: Hajime Nakanotani

有機薄膜中での自発的な励起子解離現象とその応用

有机薄膜中的自发激子解离现象及其应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 中野谷 一

次世代有機LED材料の電子の動きを直接観察することに成功

成功直接观察下一代有机LED材料中的电子运动

Tetrabenzo[a,c]phenazine Backbone for Highly Efficient Orange-Red Thermally Activated Delayed Fluorescence with Completely Horizontal Molecular Orientation

• DOI: 10.1002/anie.202106570
• 发表时间: 2021-07-21
• 期刊: ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
• 影响因子: 16.6
• 作者: Balijapalli, Umamahesh;Lee, Yi-Ting;Adachi, Chihaya
• 通讯作者: Adachi, Chihaya

Modulation of Intersystem Crossing Rate Induced by Singlet-triplet Energy Level Alignment in 1,2,3,5-Tetrakis(carbazol-9-yl)-4,6-dicyanobenzene Single Crystals

1,2,3,5-四(咔唑-9-基)-4,6-二氰基苯单晶中单重态-三重态能级排列诱导的系间窜越率的调节

• DOI: 10.1246/cl.220304
• 发表时间: 2022
• 期刊: Chemistry Letters
• 影响因子: 1.6
• 作者: Kohata Shintaro;Nakanotani Hajime;Adachi Chihaya
• 通讯作者: Adachi Chihaya