有機分子のスピン変換遷移状態を解明 ～分子デザインによる自由自在なスピン変換特性の制御に道～

　ほぼ100 ％の効率で電気を光へ変換できる熱活性化遅延蛍光（TADF）*1 分子は、次世代の有機
EL 用材料として大きな注目を集めています。TADF 現象が生じる鍵は、最低一重項励起状態（S1）
と最低三重項励起状態（T1）と呼ばれる二つの状態での相互の「スピン変換」です。このため、
TADF の材料研究では、「そのスピン変換をいかに効率的に起こすか」ということが一つの目標と
なっています。これまでに世界中でTADF 分子のスピン変換に関する研究がなされてきました。し
かし、そのスピン変換を媒介するであろうと予想される、肝心の「遷移状態」は未解明でした。
　九州大学最先端有機光エレクトロニクス研究センター（野田大貴（当時博士後期課程3 年）、中
野谷一准教授、安達千波矢センター長ら）、産業技術総合研究所分析計測標準研究部門（細貝拓也
主任研究員）、米国ジョージア工科大学（Jean-Luc Brédas 教授、Xian-Kai Chen 博士ら）の研究
グループは、TADF 分子におけるスピン変換過程の詳細なダイナミクス、特にその遷移状態を実験
および理論計算の両面で解明することに成功しました。

研究成果のポイント
　●TADF 現象を示す有機分子におけるスピン変換は、分子振動をきっかけとする電子状態変化によ
り誘起される“特定の遷移状態”を経由して進行することを解明しました。さらに、その遷移状
態は、その有機分子の部分分子構造*2)に由来する電子状態であることを解明しました。
　●本研究の意義は、解明したメカニズムを分子デザインにフィードバックすることで、有機分子
におけるスピン変換特性（例えば発光寿命）を自在に制御できる可能性を示したことです。
本研究は科学技術振興機構（JST) ERATO「安達分子エキシトン工学プロジェクト」（JPMJER1305）、
科研費（18H02047、18H03902）の支援を受けて実施されました。本研究成果は 2019 年 9 月 3 日（火）
0 時（日本時間）に、英国科学雑誌「Nature Materials」のオンライン版で公開されました。

（参考図）
本研究で明らかにしたスピン変換過程の概略図