励起一重項と三重項のエネルギー逆転を実現 -フントの規則を破る新しい有機EL 材料として期待-
理化学研究所(理研)創発物性科学研究センター創発超分子材料研究チームの相澤直矢基礎科学特別研究員(研究当時)(現大阪大学大学院工学研究科応用化学専攻助教)、夫勇進チームリーダー(山形大学大学院有機材料システム研究科特任教授)、情報変換ソフトマター研究ユニットの宮島大吾ユニットリーダー、北海道大学創成研究機構化学反応創成研究拠点(WPI-ICReDD)・同大学院理学研究院化学部門前田理教授らの共同研究グループは、一重項励起状態と三重項励起状態のエネルギーが逆転した発光材料を実現しました。 本研究成果は、教科書を書き換える発見であるとともに、理想的な有機EL材料の実現に向けたマイルストーンになると期待できます。
1925 年に提案されたフントの規則は、同一の電子配置において最大のスピン多重度を持つ状態が最低エネルギーを持つと予言しています。従って、スピン三重項励起状態はスピン一重項励起状態よりもエネルギーが低く、両状態のエネルギー差(ΔEST)は正であることが一般的に知られていました。
今回、共同研究グループは、このフントの規則に基づく常識を覆す負のΔEST (-11 ミリ電子ボルト)を持つ有機発光材料の開発に成功しました。負のΔEST に由来して、本材料の三重項励起状態は速やかに一重項励起状態、そして光子に変換され、その発光寿命はわずか217 ナノ秒(ns、1ns は10 億分の1 秒) でした。
本研究は、科学雑誌『Nature』の掲載に先立ち、オンライン版(9 月14 日付:日本時間9 月15 日)に掲載されます。
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