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Theoretical design of cascade luminescent molecules using thermally activated delayed fluorescence

使用热激活延迟荧光的级联发光分子的理论设计

基本信息

批准号：
20F20703
负责人：
森寛敏
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Chuo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

電子状態計算に基づく情報化学的アプローチにより、一重項分裂および熱活性遅延蛍光を利用した太陽電池材料・発光材料の迅速開発法に関する研究を実施した。これらの光電変換材料では、複数の励起状態のエネルギー準位に対して、厳しい物理条件が課されている。例えば、一重項分裂材料の場合には、一重項励起状態のエネルギーが三重項励起状態のエネルギーの2倍となるとき、太陽電池としての光電変換効率を最大化できる。しかし、そのような条件を満たす分子を、試行錯誤的な実験のみで見つけることは事実上難しい。そこで、一般に高精度量子化学計算に基づく分子設計が行われてきたが、その計算コストの高さが壁となり、数百万〜億を超える候補物質に対する迅速スクリーニング法の確立が求められていた。本研究では、半経験分子軌道法に基づき迅速に生成できる電子的特徴量と、精密な時間依存密度汎関数法に基づく励起エネルギーを関連づける機械学習モデルを構築することで、僅かな時間で大量の候補物質の電子的性質を高精度予測できる「電子状態インフォマティクス」の手段を確立した。開発手法を一重項分裂材料の探索に応用した結果、天然の色素として知られるインジゴを基盤骨格とした分子群から、合成可能性が高い候補有機分子を複数見出すことができた。また、熱活性遅延蛍光材料の探索においては、近赤外発光をする熱活性遅延蛍光材料の探索に成功した。

The electronic state calculation is carried out in the field of information chemistry, and the research on the rapid development method of solar cell materials and light-emitting materials is carried out The photoelectric conversion material is composed of a plurality of excitation states and a plurality of physical conditions. For example, in the case of a single-term split material, the single-term excitation state is doubled, and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is maximized. It's hard to find a way out of this situation. High precision quantum chemical calculations are performed on the basis of molecular design. In this study, we have established a method for rapid generation of electron characteristics by the semi-molecular orbital method, accurate time-dependent density correlation method, and mechanical learning of electron properties of a large number of candidate substances in time. The method of development is to explore the use of multiple split materials. The results show that natural pigments have high synthesis possibilities and molecular groups have high synthesis possibilities. The exploration of thermally active optical materials has been successful.