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九州大学、有機材料を用いた蓄光デバイスの高性能化に成功

December, 7, 2021, 福岡--蓄光材料は非常誘導灯や時計、夜光塗料等に幅広く利用されているが、現状の蓄光材料は結晶性無機材料で構成されており、高性能な蓄光材料はレアメタルや1000℃以上の高温処理を必要とする。
 九州大学大学院工学府博士課程の陣内和哉大学院生(研究当時)、最先端有機光エレクトロニクス研究センター(OPERA)の安達千波矢センター長と沖縄科学技術大学院大学(OIST)の嘉部量太准教授、Zesen Lin研究員らの研究グループは、レアメタルを必要としない有機材料を利用した蓄光発光 (Long Persistent Luminescence) 材料の高性能化に成功した。
 2017年に研究グループは、世界で初めて、電子ドナー性(電子供与性)と電子アクセプター性(電子受容性)を有する二つの有機材料を混合し、加熱融解したフィルムにおいて蓄光発光が得られることを「Nature」誌に報告した。しかし、蓄光発光の発光持続性能は市販される無機蓄光材料の100分の1程度に留まり、光を吸収できる波長も紫外光付近に限定されていた。また、酸素によって強い消光を生じるため、大気下での利用が困だった。
 今回、研究グループは、吸収波長の広い材料の選択、酸素との反応を低減するホール(正孔)拡散機構の利用、電荷蓄積材料添加によるエネルギー蓄積状態の安定化によってこれらの課題を大幅に解決し、窒素下では従来に比べ約10倍の性能を示し、大気下でも機能する有機蓄光材料を実現した。この有機蓄光材料を活用すればレアメタルを必要としない持続可能な産業の拡大と多様化が期待される。
 研究成果は、科学雑誌「Nature Materials」にて公開された。
(詳細、https://www.kyushu-u.ac.jp)