～ 樹状高分子を結合することで発光効率と安定性が向上 ～
ポイント
・高効率な発光材料には有機ELデバイスやバイオイメージングなどの用途がある
・発光ラジカルに樹状高分子（デンドリマー）を結合することで安定化と高効率化が出来ることを世界で初めて発見
・高効率な赤色から近赤外有機ELの発光材料として期待
概要
新たな発光材料としての発光ラジカル※1が、主に有機EL素子への応用分野で注目されています。一般に、ラジカルは発光を示しません。しかし、ある種のラジカルは発光することが知られています。
九州大学 先導物質化学研究所のアルブレヒト建准教授、総合理工学府博士課程3年のRui Xiaotian、株式会社MOLFEX 大田航研究員、京都大学 福井謙一記念研究センターの佐藤徹教授、産業技術総合研究所 物質計測標準研究部門の細貝拓也主任研究員、東京理科大学大学院理工学研究科の中山泰生准教授、英国ダラム大学物理学科のAndrew P. Monkman教授らの研究グループは、発光ラジカルの1つとして知られているTTMラジカル※2に対して、樹状高分子（デンドリマー）※3を結合させることで、TTMラジカルの発光効率※4を2%から63％にまで向上させ、赤色発光させることに成功しました。また、結合するデンドリマーが大きいほど高い発光効率を示すことがわかりました。デンドリマーを結合した発光ラジカルはこれまで知られていません。本研究は、高効率発光ラジカルの新しい設計方法を提案します。さらに、量子化学計算により、発光効率と波長がデンドリマーの大きさに伴って、それぞれ上昇することと短くなることの原因も明らかにしました。
発光ラジカルは、特に有機ELデバイスにおける第4の発光材料として注目を集めており、今後は高効率な有機デバイスへの応用が期待されます。
本研究成果はドイツ化学会誌「Angewandte Chemie International Edition」に2023年3月23日（現地時間）にオンライン掲載されました。
用語解説
(※1) ラジカル
奇数個の電子を持ち、不対電子と呼ばれる組にならない電子を有する分子。通常の物質は偶数個の電子を持っている。電子は磁石のような性質を持つ2種類のスピン(アップとダウン)を持ち、偶数個の電子がある場合にはアップとダウンが組になって存在している。ラジカルは電子数が奇数であるため組を形成できない不対電子が残る。
(※2)TTMラジカル
tris(2,4,6-trichlorophenyl)-methyl radical
(※3) 樹状高分子 (デンドリマー)
一般的な高分子が繰り返し単位を線状に結合した1次元状の分子構造を取るのに対して、各繰り返し単位が分岐した高分子をデンドリマーと呼ぶ。分子が樹木状に規則正しく広がった構造を取る。デンドリマーのサイズは分岐の回数(n)によって表現され第n世代と呼ばれる。世代が大きい程、分子サイズも大きくなる。
(※4)発光効率
発光材料の発光効率は通常、発光量子収率として定義される。発光量子収率は吸収された光子数に対して放出された光子数の割合で表され、0から100％までの値をとる。発光量子収率は英語ではPhotoluminescence Quantum Yield呼ばれPLQYと略される。
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