超高屈折率と透明性を両立させた、分解可能な光学プラスチックを開発早稲田大学とミュンヘン工科大学

早稲田大学は2024年4月22日、ミュンヘン工科大学と共同で、硫黄を含む水素結合を組み込んだ独自の高分子によって、屈折率1.8以上の高屈折率と透明性を両立させた、分解可能なプラスチックを開発したと発表した。

高屈折率ポリマー（HRIP）は、有機発光ダイオード（OLED）などの発光デバイスの輝度や効率向上に必要な材料だ。近年、HRIPの屈折率を向上させる研究が盛んに行われており、硫黄の含有率を高める手法が基本的な方法論の1つとして確立されている。しかし、屈折率と可視光透明性がトレードオフの関係にあるため、これまで1.8以上の高屈折率と、発光素子に適用できるレベルの透明性を合わせ持つHRIPの実現は難しかった。

今回の研究では、HRIPがフィルムなどの固体状態で生じる高分子鎖の隙間に着目。この隙間が屈折率低下の要因と判断して、分子間の相互作用力である水素結合を組み込むことで隙間を減らした。これにより、透明性を十分確保できる範囲で硫黄含量を最大限にしながら、隙間の割合を減らすような分子設計を行うことで、HRIPの屈折率と透明性の双方を向上させることに成功した。また、今回開発したプラスチックは、使用後に分解できるため循環性や再利用性にも優れる。

今回の研究成果を活用することで、有機ELディスプレイの輝度向上や光学素子の画素向上が期待できるという。また、環境適合性を有する光学プラスチックの実用化にもつながるという。

超高屈折率と透明性を両立させた、分解可能な光学プラスチックを開発　早稲田大学とミュンヘン工科大学