汎用元素のみで室内りん光を示す有機EL発光材料を開発――希少元素を用いない有機EL製品の開発に期待 大阪大学ら

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大阪大学や2021年1月12日、オーストラリア スウィンバーン工科大学らと共同で、炭素や水素などの汎用元素だけで構成された、室内においてりん光(RTP)を示す有機EL発光材料(SiAz)を開発したと発表した。

今回の開発は、上記大学に加えてデンマーク工科大学、ポーランド シレジア工科大学との国際共同研究によるものだ。

RTP材料は、電流励起によって生じる励起子を最大100%の内部変換効率で光エネルギーへ変換できるため、高効率の有機EL素子の発光材料として用いられている。しかし、従来のRTP材料はイリジウムや白金を含む重金属錯体に限られているため、資源的に豊富で汎用性の高い軽元素のみで構成されるRTP材料の開発が望まれていた。

今回の研究では、資源量が豊富なケイ素元素を含む「ジヒドロフェナザシリン」と呼ばれる電子ドナーの分子構造の硬直性や電子供与性に着目。以前に研究グループが独自開発した「ジベンゾフェナジン」と呼ばれる電子アクセプターにジヒドロフェナザシリンを2つ連結させたドナー・アクセプター・ドナー分子(SiAz)を設計/合成すると、熱活性化による励起三重項状態間の変換(逆内部転換)を鍵プロセスとするRTPを示すことを見出した。

a:従来のRTP材料、b:今回開発したRTP材料

SiAz分子を発光材料にして作製した有機EL素子の最高外部量子効率(EQE、発光の際の効率を表す)を計測したところ、これまでの軽元素からなるRTP材料としては世界最高値の4.0%を示した。

今回の研究によって資源的に豊富な軽元素からのみから構成される分子だけからでも有機EL素子のRTP材料として機能することが示されたことで、今後希少元素を用いない有機EL製品の開発が期待される。また、酸素に対する応答性が高いRTP分子は、細胞内の高解像度イメージング材料としての応用も期待されるという。

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