有機半導体の逆項間交差を理論予測～有機ＥＬ材料の開発加速へ～

2020-08-072021-09-15

2020-08-06 科学技術振興機構,理化学研究所,北海道大学

ポイント

有機ＥＬデバイスの発光効率を向上させる次世代の有機半導体として、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）材料が注目されている。
ＴＡＤＦ材料の逆項間交差の速度定数を計算機で予測する方法を開発。これを用いて新たな分子構造を設計し、速い逆項間交差を示す材料の合成に成功した。
理論先導型の手法として、高性能な有機ＥＬデバイス開発への貢献が期待できる。

ＪＳＴ戦略的創造研究推進事業において、理化学研究所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　研究員（ＪＳＴ　さきがけ研究者）と夫勇進　チームリーダー、北海道大学大学院理学研究院化学部門の原渕祐　助教（世界トップレベル研究拠点プログラム北海道大学化学反応創成研究拠点（ＷＰＩ－ＩＣＲｅＤＤ）　協力研究者、研究当時　ＪＳＴ　さきがけ研究者）と前田理　教授（ＷＰＩ－ＩＣＲｅＤＤ　拠点長、ＪＳＴＥＲＡＴＯ前田化学反応創成知能プロジェクト　研究総括）の共同研究グループは、有機ＥＬディスプレイなどに用いられる有機半導体の発光効率に関わる逆項間交差の速度定数をコンピューターによる量子化学計算で予測する方法を開発しました。この予測法に基づき設計した有機半導体は、実際に１０^７毎秒以上の高い逆項間交差速度定数を示しました。有機ＥＬ材料の開発を加速する理論先導型の手法として期待されます。

本研究成果は２０２０年８月６日（英国夏時間）に国際科学誌「ＮａｔｕｒｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」でオンライン公開されます。

本成果は、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られました。

研究領域：「理論・実験・計算科学とデータ科学が連携・融合した先進的マテリアルズインフォマティクスのための基盤技術の構築」
（研究総括：常行真司　東京大学大学院理学系研究科　教授）

研究課題名：「励起状態の仮想スクリーニングによる革新的有機半導体の探索と実用」

研究者：相澤直矢（理化学研究所創発物性科学研究センター　研究員）

研究実施場所：理化学研究所創発物性科学研究センター

研究期間：平成２９年１２月～令和３年３月

研究課題名：「円錐交差データベースに基づく蛍光分子自動設計法の開発」

研究者：原渕祐（北海道大学大学院理学研究院化学部門　助教）

研究実施場所：北海道大学大学院理学研究院

研究期間：平成２８年１２月～令和２年３月

本研究領域では、実験科学、理論科学、計算科学、データ科学の連携、融合によって、それぞれの手法の強みを生かしつつ得られた知見を相互に活用しながら新物質・材料の設計に挑む先進的マテリアルズ・インフォマティクスの基盤構築と、それを牽引する将来の世界レベルの若手研究リーダーの輩出を目指しています。

詳しい資料は≫

＜論文タイトル＞

“Kinetic Prediction of Reverse Intersystem Crossing in Organic Donor–Acceptor Molecules” （有機ドナー・アクセプター型分子の逆項間交差の速度論的予測）: ＤＯＩ：10.1038/s41467-020-17777-2