Creation of open-shell nonlinear optical molecular systems based on the generation, transport and transformation of singlet and triplet excitons

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本年度は、昨年度に引き続き、窒素と硫黄を置換したバタフライ型のアセンについて、量子化学計算、励起子動力学シミュレーション、Marcus理論を用いてSF-induced-NLO物性の検討を行った。その結果、これらの系は、効率的なSFのエネルギーレベル整合条件を満たし、典型的なSF分子であるペンタセンよりも優れた3次NLO特性（2次超分極率γ）を示すことがわかった。また、様々なスリップ積層二量体モデルについて、相関三重項対[1(TT)]状態のSF速度とγを調べた。比較的大きな1(TT)収率を持つパッキングでは、1(TT)状態のγ/モノマーが大幅に増加することが観測され、以前の研究で得られた設計指針とよく一致している。特に、ヘテロ原子を含むバタフライ型のアセンは、他の系に比べてγ/monomerが大きく増加していることがわかった。今回得られた結果は、効率的なSF誘起NLO材料の設計指針の構築に貢献するとともに、バタフライ型アセンが従来のNLOシステムを超える可能性があることを示している。SFダイナミクスの方法論に関しては、結晶場効果について古典分極力場を用いた計算法を導入し、相対緩和因子を用いた解析法の開発に成功した。以上により、ミクロからマクロに亘るSF現象の計算解析手法が確立したため、より包括的・総合的なSFの新しい発現・制御機構や物質設計原理の発見のために最終年度前年度申請をおこない、採択された。合成実験サイドでは、アントラセン環同士を分子内で空間的に近接させた分子の合成を行い、その光物性について調べた。光学物性測定実験サイドでは、マルチラジカル性固体のNLO特性ついて、ラジカル性分子微結晶の二光子吸収スペクトル特性の再現性確認を行い、前年度の結果との整合性を確認した。これらの結果は、新たに採択された基盤Bにおいて新規SF系の観点からより詳細な機構解明に繋がると期待される。