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研究成果

公開日:2016.02.29

有機半導体性分子の励起子挙動制御に成功—エキサイプレックスの人工制御—

研究成果 工学

 九州大学最先端有機光エレクトロニクス研究センター(OPERA)の中野谷一准教授、安達千波矢センター長らの研究グループは、二種類の異なる有機分子間で形成されるエキサイプレックス型励起子(エキシトン)において、二分子間実空間距離ナノメートルオーダーで精密な調整をすることにより、励起子エネルギーや励起子寿命などの励起状態物性を精密に制御することに成功しました。本成果は、エキサイプレックスの励起状態を電子求引性や受容性など分子骨格に基づく内的要因のみならず、分子間距離の制御という外的因子によっても自在に制御可能であること、さらには、数ナノメートルの距離に分離した二分子間にも十分な分子間相互作用(量子効果)が生じることを初めて実証しました。本研究成果は、有機光化学や有機光エレクトロニクス分野における新たな学術領域を創出し、有機発光デバイスにおける新概念のデバイス創出につながることが期待されます。
 なお本研究は、科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業 総括実施型研究(ERATO)「安達分子エキシトン工学プロジェクト」(研究総括:安達千波矢)の一環として行われたものであり、平成28年2月26日午後2時(米国東部時間)に、米国の科学雑誌『Science Advances(American Association for the Advancement of Science; AAAS)』誌に掲載されました。

図A:本研究で用いた有機半導体材料の構造式とエネルギー準位図
図B:作製した有機EL素子の発光スペクトルのS層膜厚依存性
図C:作製した有機EL素子の外部量子効率特性のS層膜厚依存性
図D:S層の膜厚変化による励起子寿命の変化

研究者からひとこと

本研究成果は有機分子自身の励起子エネルギーを分子骨格に基づく内的要因だけでなく、分子間距離の制御という外的因子によっても自由に制御できることを初めて実証したものです。従来の電荷によるスイッチングではなく、励起子によるスイッチング素子など、これまでの有機半導体デバイスの概念を超えた学術領域を作ることができます。

論文情報

Long-range coupling of electron-hole pairs in spatially separated organic donor-acceptor layers ,Science Advances(American Association for the Advancement of Science; AAAS),
10.1126/sciadv.1501470

研究に関するお問い合わせ先

最先端有機光エレクトロニクス研究センター センター長 安達 千波矢
最先端有機光エレクトロニクス研究センター 准教授   中野谷 一

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