Quantitative evaluation of spin-orbit interaction to develop higher-efficient organic room temperature phosphorescence materials

自旋轨道相互作用的定量评估以开发更高效的有机室温磷光材料

• 批准号: 22K05039
• 负责人: 松岡 秀人
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05039/
• 关键词: 有機EL; 励起三重項状態; りん光; ESR; 室温りん光; スピン軌道相互作用; 電子スピン共鳴

励起三重項状態からの発光（りん光）を利用した高効率材料が開発され、商用利用もされているが、レアメタルを用いるため材料としては高価で、材料設計にも制限が多く、低コストで高効率な次世代りん光性メタルフリー材料の開発が期待されている。重原子を含まない純有機物質は、基本的に室温でりん光を発しないという常識があった中で、研究代表者らはチオフェン環を縮合させたフェナジン系に対し、りん光が室温デバイス中で得られることを見出してきた。しかし、チオフェンやフェナジン単体では室温でりん光を示さず、π共役分子のスピン軌道相互作をどのように評価すべきか自明ではない。また、チオフェン環の向きで、りん光性が劇的に変化する理由も説明できず、スピン軌道相互作用にπ共役連結法がどのように作用するのか理論的説明が必要である。本年はまず、平面性とスピン軌道相互作用の大きさとの相関を明らかにするため、平面構造を有する縮環フェナジン系（市販）のESRならびに発光測定と量子化学計算を行うとともに、ねじれ構造により平面性を下げた系の合成を行った。平面構造を有する縮環フェナジン系の実験等から、室温でりん光を獲得する上で、重原子効果が期待できる硫黄（チオフェン）の導入は必須でないことを明らかにした。一方で、フェナジンの窒素原子上に電子スピン密度が局在したとき、室温りん光が得られた。また、ねじれ構造により平面性を下げた系の合成も順調に進み、ESRならびに発光測定と量子化学計算を行った結果、フェナジン（窒素原子）を含まない系の測定ではりん光を得ることができず、りん光を得るために窒素原子が必須であることも明らかにした。

已经开发了使用激发三重态的发光（磷光）的高效材料，并且也用于商业目的，但是由于使用了稀有金属，因此它们作为材料昂贵，并且对材料设计有许多限制，并且有希望发展低调，高效，高效的下一代磷光金属材料。虽然有常见的是，不包含重原子的纯有机材料基本上不会在室温下发出磷光，但研究人员发现，在苯嗪系统的室温设备中可以获得磷光，其中噻吩环被融合。但是，单独的噻吩或苯嗪在室温下不会显示磷光，尚不清楚如何评估如何评估π共轭分子的自旋轨道相互作用。此外，不可能解释为什么在噻吩环的方向上磷光变化，并且需要对自旋轨道相互作用作用进行理论上的解释。今年，为了阐明平面性与自旋轨道相互作用的幅度之间的相关性，我们首先进行了ESR，具有平面结构的融合环苯丙胺系统的发射测量和量子化学计算，以及通过扭转结构降低平面性的合成系统。对具有平面结构的融合环苯丙胺系统进行的实验表明，为了在室温下获得磷光，可以预期的硫（硫芬）的引入（噻吩）具有沉重的原子作用。另一方面，当将电子自旋密度定位在苯嗪的氮原子上时，获得了室温磷光。此外，由于扭转结构的平稳进展而导致平面性降低的系统的合成，并且由于ESR，发射测量和量子化学计算，结果表明，当测量不包含苯并氨酸（氮原子）的测量系统以及该氮基原子的测量系统时，无法获得磷酸化的磷光。

项目成果

Diffusion-related lifetime of photoexcited carriers in ultrapure diamond

超纯金刚石中光激发载流子的扩散相关寿命

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Konishi;I. Akimoto;H. Matsuoka;V. Djurberg;S. Majdi;J. Isberg;N. Naka
• 通讯作者: N. Naka

任意波形パルスESR法を用いた安定な弱交換相互作用ビラジカルのスピンダイナミクスに関する研究

任意波形脉冲ESR法研究稳定弱交换相互作用双自由基的自旋动力学

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Konishi;I. Akimoto;H. Matsuoka;V. Djurberg;S. Majdi;J. Isberg;N. Naka;横田虎太郎， 杉崎研司， 松岡秀人，豊田和男，塩見大輔，Elena Zaytseva，Victor M. Tormyshev，Elena Bagryanskaya，工位武治，佐藤和信
• 通讯作者: 横田虎太郎， 杉崎研司， 松岡秀人，豊田和男，塩見大輔，Elena Zaytseva，Victor M. Tormyshev，Elena Bagryanskaya，工位武治，佐藤和信