遷移金属錯体の励起状態ダイナミクスを取り扱う理論的手法の開発と光物性の解明

遷移金属錯体を発光素子や光学センサーといった光学材料へ応用する場合、励起状態における動的過程、すなわち、励起状態ダイナミクスの詳細を明らかにする必要がある。平成21年度は、「ダイナミクスの初期過程と吸収スペクトルとの関係」を明らかにすることを目的に以下の1のテーマに取り組み、「ダイナミクスの終期における分子構造と発光量子収率の関係」を明らかにすることを目的に以下の2のテーマに取り組んだ。(1)温度因子を取り込んだ短時間ダイナミクス法による吸収スペクトルのピーク幅の理論的評価任意の温度における分子構造の揺らぎを近似的に記述することにより、Hellerの短時間ダイナミクス法に温度因子を新たに取り込んだ。これは、任意の温度におけるスペクトルのピーク幅を解析的な数式で表したものである。この数式をいくつかの遷移金属錯体に適用し、温度上昇に伴う吸収スペクトルのピーク幅の増加の比を適切に再現することを確認した。さらに、状態遷移に伴い化学結合が弱くなる錯体において、結合が弱くなる錯体ほど励起状態で高速の構造変化が起こり、その結果、吸収スペクトルのピーク幅が広がることを明らかにした。(2)発光性イリジウム(III)錯体の励起状態における分子構造と発光量子収率に関する理論的研究発光量子収率の高い[Ir(ppy)_2(acac)](Φ=0.308)と低い[Ir(ppy)_2(dbm)](Φ=0.005)の分子構造と電子状態を密度汎関数法による量子化学計算を用いて検討した。そして、「前者の錯体では一重項基底状態と三重項励起状態の分子構造がほとんど同じになること」、「後者の錯体では一重項基底状態と三重項励起状態の分子構造が大きく異なること」、「これらの構造の違いが無輻射失活速度の大小に対応し、さらに、発光量子収率の違いの原因となること」を明らかにした。

遷移金属錯体を発光素子や光学センサーといった光学材料へ応用する場合、励起状態における動的過程、すなわち、励起状態ダイナミクスの詳細を明らかにする必要がある。平成21年度は、「ダイナミクスの初期過程と吸収スペクトルとの関係」を明らかにすることを目的に以下の1のテーマに取り組み、「ダイナミクスの終期における分子構造と発光量子収率の関係」を明らかにすることを目的に以下の2のテーマに取り組んだ。(1)温度因子を取り込んだ短時間ダイナミクス法による吸収スペクトルのピーク幅の理論的評価任意の温度における分子構造の揺らぎを近似的に記述することにより、Hellerの短時間ダイナミクス法に温度因子を新たに取り込んだ。これは、任意の温度におけるスペクトルのピーク幅を解析的な数式で表したものである。この数式をいくつかの遷移金属錯体に適用し、温度上昇に伴う吸収スペクトルのピーク幅の増加の比を適切に再現することを確認した。さらに、状態遷移に伴い化学結合が弱くなる錯体において、結合が弱くなる錯体ほど励起状態で高速の構造変化が起こり、その結果、吸収スペクトルのピーク幅が広がることを明らかにした。(2)発光性イリジウム(III)錯体の励起状態における分子構造と発光量子収率に関する理論的研究発光量子収率の高い[Ir(ppy)_2(acac)](Φ=0.308)と低い[Ir(ppy)_2(dbm)](Φ=0.005)の分子構造と電子状態を密度汎関数法による量子化学計算を用いて検討した。そして、「前者の錯体では一重項基底状態と三重項励起状態の分子構造がほとんど同じになること」、「後者の錯体では一重項基底状態と三重項励起状態の分子構造が大きく異なること」、「これらの構造の違いが無輻射失活速度の大小に対応し、さらに、発光量子収率の違いの原因となること」を明らかにした。