次世代有機EL候補材料の遷移状態を解明―自由自在なスピン変換特性の制御に道：九州大学/産業技術総合研究所ほか
(2019年9月3日発表)
九州大学と産業技術総合研究所の共同研究グループは9月3日、次世代有機ELの有力な材料と期待されている「熱活性化遅延蛍光（TADF）」を示す有機分子の働きの要となる遷移状態を解明したと発表した。この有機分子の発光寿命などに関わるスピン変換特性を自在に制御できる可能性が得られたとしている。
TADF分子は、ほぼ100%の効率で電気を光に変換できる熱活性化遅延蛍光（TADF）という蛍光を放つ分子で、新たな有機EL用材料として注目されている。
このTADF現象が生じるカギは、スピンと呼ばれる電子の向きを変える「スピン変換」が握っているとされる。具体的には、最低一重項励起状態（S１）と最低三重項励起状態（T１）と呼ばれる、スピンが異なる二つの状態間での相互の「スピン変換」を指し、研究の重要な目的の一つは、「このスピン変換をいかに効率的に起こすか」という点にある。
世界中でTADF分子のスピン変換に関する研究がなされているが、スピン変換を媒介するであろうと予想される肝心の「遷移状態」は解明されていなかった。
研究グループは、米ジョージア工科大学の研究者らと共同で、実験と理論計算の両面からこの解明に取り組み、TADF分子におけるスピン変換過程のダイナミクス、なかでも遷移状態を明らかにすることに成功した。
それによると、複数個の電子ドナー基および電子アクセプター基から成るTADF分子では、スピン変換が特定の遷移状態を経由して進行することが初めて証明された。
この遷移状態の起源は、TADF分子を構成する「部分分子構造」に由来する電子状態であり、分子振動がきっかけとなってその電子構造変化が生じることを、実験、理論計算の両面で解明することに成功した。
今回明らかになったメカニズムは、自由自在なスピン変換特性の制御を可能とする分子デザインに向けた基礎知識になるという。九州大学では同大学発のベンチャー企業である（株）Kyuluxと共同で次世代有機ELの早期実用化を目指すとしている。
