短工程で合成可能な有機π共役系分子を基盤とした光電子プラットフォーム材料の創出

创建基于有机π共轭分子的光电平台材料，可在短时间内合成

基本信息

批准号：
19J12257
负责人：
鹿毛悠冬
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J12257/
关键词：
近赤外色素置換基効果 BODIPY 近赤外OLED 近赤外ASE

项目摘要

光電子プラットフォーム材料の創出を目的として、ピロロピロール-aza-BODIPY (PPAB)の置換基効果の解明を基軸に合成・物性研究を展開し、一部応用検討まで行った。プラットフォーム性を示すため、合成研究はPPABに対して１段階の修飾に限定し、PPAB母骨格のアリール基にπ共役系の拡張および電子ドナーユニットの導入を行った。吸収・発光波長を効果的に長波長化できることを明らかにしたほか、近赤外領域としてはかなり高い発光量子収率や電荷分離状態からの発光という珍しい発光過程を示すことを明らかにできた。これらの置換基効果は、置換基とPPABコアをつなぐ架橋部位に大きく依存することもわかった。単結晶X線構造解析の結果から、チエニル基を架橋基とした場合には共平面性が高く、π共役系が効果的に拡張されるのに対し、フェニル基では立体障害によるねじれのためにπ共役系がある程度分離されることに起因することを解明した。これは理論計算からも裏付けを得ており、今回の研究での体系的な置換基効果の理解は、今後の分子設計指針として有用な知見とみなせる。また、良好な物性を示したものについては、近赤外有機発光ダイオード（OLED）と近赤外自然放射増幅光（ASE）発振の検討を行った。ASE発振は、レーザー材料としての応用可能性を検討するうえで重要な物性である。どちらも最適化の検討中ではあるが、OLED では3%程度の外部量子収率、ASEの検討では770 nmにASE発振をそれぞれ確認している。今後は、研究計画に従い、キノイド化などを行うことでさらなる特異な物性の発現を狙い、また有機トランジスタ材料への応用検討に展開することでプラットフォーム材料としての有用性を確かめる予定である。

为了创建光电平台材料，我们基于阐明吡咯吡咯-Aza-Bodipy（PPAB）的取代效应（PPAB）进行了合成和物理性质研究，甚至进行了一些申请研究。为了证明平台性能，合成研究仅限于PPAB的一个步骤修饰，并扩展了π共轭系统，并将电子供体单位引入了PPAB父骨架的芳基。除了揭示吸收和发射波长可以有效地增加到更长的波长外，还可以揭示其表现出罕见的发光过程，例如近红外区域中相当高的发光量子产率，并从电荷分离状态下发射。还发现这些取代效应在很大程度上取决于连接到PPAB核心的交联位点。单晶X射线结构分析的结果表明，当硫烯基被用作桥接组时，共晶型较高，并且有效地扩展了π共轭系统，而苯基组则是由π-缀合的系统在一定程度上分离而导致的，这是由π-缀合的系统造成的一定程度。这是理论计算支持的，对这项研究中取代效应的系统理解可以被视为有用的见解，作为未来分子设计的指南。此外，对于那些表现出良好物理特性的人，我们研究了近红外有机光二极管（OLEDS）和近红外自然辐射放大光（ASE）的振荡。当将其应用为激光材料时，ASE振荡是重要的物理特性。尽管两者均目前正在研究优化，但OLED的外部量子产率为约3％，并且在770 nm处确认ASE振荡。将来，根据研究计划，我们旨在通过二甲体化开发更独特的物理特性，并计划调查对有机晶体管材料的应用，以确认其作为平台材料的有用性。