有機EL材料の新しい発光メカニズムを解明～九大時空量子連携機構との研究成果

九州大学時空量子連携研究機構との研究成果として有機EL材料の新しい発光メカニズムを発表しました。

九州大学を中心とする研究グループは、有機ELディスプレイに用いられる発光材料において、新しい発光メカニズムの理解を前進させました。

有機ELはスマートフォンやテレビなどに広く利用されており、より明るく省エネルギーな材料開発が求められています。その性能向上の鍵を握るのが、励起子と呼ばれるエネルギー状態の制御です。 本研究で注目したのは、「一重項」と「三重項」という2種類の励起状態のエネルギー関係です。通常は一重項の方が高いエネルギーを持ちますが、近年、この関係が逆転する「InvEST（反転一重項―三重項）」という特殊な現象を示す材料が報告され、超高効率発光につながる可能性から注目されています。しかし、エネルギー差が極めて小さい、あるいは負となる材料では、従来の理論モデルでは発光の仕組みを正確に評価することが困難でした。

そこで研究チームは、InvEST候補材料を対象に、温度や溶媒環境を変えながら発光スペクトルや発光寿命を精密に測定しました。さらに「動的励起子モデル」と呼ばれる解析手法を用い、励起子のスピン変換やエネルギー移動を統合的に解析しました。その結果、対象材料の発光挙動がエネルギー準位の反転状態で説明できることを明らかにしました。

本成果は、従来法では評価が難しかったゼロ近傍エネルギー差領域の解析を可能にし、次世代の高効率・低消費電力有機EL材料の設計指針につながることが期待されます。

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