青色有機ELの電子移動を促進する材料選択 －超低電圧青色有機ELの実用化に向けて－

【要点】

○ 強い分子間CT相互作用と最小の駆動力で電子移動が促進されることを実証
○ 45通りの材料の組み合わせによる系統的な電子移動の解析
○ 効率的な超低電圧青色発光のための材料選択指針を提案


【概要】

東京工業大学 科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所の 伊澤 誠一郎 准教授、静岡大学 工学部 化学バイオ工学科の 藤本 圭佑 准教授らの研究グループは、超低電圧で発光する青色有機ELにおいて、適切な材料の組み合わせを用いることで、エネルギー損失のない高効率な電子移動が可能となることを実証しました。

有機ELは、テレビやスマートフォンディスプレイ等で実用化されている一方で、光の三原色の中で最もエネルギーが高い青色の発光については、駆動電圧が高く（3 V以上）消費電力が大きいという課題を抱えています。
同研究グループの伊澤准教授らが開発したアップコンバージョン（用語１）有機EL（UC-OLED）では、２種類の有機分子の界面におけるアップコンバージョン過程を利用することで、世界最小電圧の1.5 V以下での青色発光を実現しました。
一方で、UC-OLED内部の電子移動反応の詳細はこれまで明らかにされておらず、高効率化のための材料選択指針が求められていました。

今回、共同研究チームは、45通りの材料の組み合わせを用いてUC-OLED内部の電子移動反応を解析することによって、分子間CT相互作用（用語２）が強く、かつ電子移動の駆動力が小さい組み合わせにおいて、電子移動が促進されることを見出しました。
本研究成果は、超低電圧青色有機ELだけでなく、類似のメカニズムを利用する光アップコンバージョン（用語３）の材料選択指針にもなり、エネルギー利用効率の高い社会の実現に寄与することが期待されます。

本研究は主にJST研究成果最適展開支援プログラム（A-STEP）、JST戦略的創造研究推進事業さきがけ、科学研究費助成事業の支援を受け、東京工業大学 科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所の 伊澤 誠一郎 准教授、真島 豊 教授、岩崎 洋斗 修士課程学生、Shui Qingjun（スイ・チンジュン）大学院博士後期課程学生、静岡大学の 藤本 圭佑 准教授、高橋 雅樹 教授、坂野 公紀 大学院修士課程学生らによって実施されました。
本研究成果は2024年６月24日付（現地時間）の「Angewandte Chemie International Edition」に掲載されました。