単一発光材料による環境応答性RGB発光の実現

2013/05/30

　発光性の有機分子は、有機ELやバイオイメージングなどの分野で幅広く用いられ，ますますその重要性は増している。本研究では、新しい分子設計の指針として「剛直性と柔軟性のハイブリッド」というコンセプトを提唱し、堅い骨格と柔らかい骨格のそれぞれの長所を活かした新しい発光性材料を開発した。この材料は、一種類の分子からなるにもかかわらず、環境に応じて分子が形を変えることで光の３原色であるRGB（Red、Green、Blue）の３色の発光を示すことができる。ポリマー薄膜に分散させた状態では青色に光り、溶媒に溶かした状態では緑色に光り、分子が集まった結晶状態では赤色に光る。これら３色の光は、それぞれ、分子がV字型に曲がった形、平面型に伸びた形、V字型で積み上がった形から発せられる。エネルギーの大きく異なるRGBの３色の発光を、一つの有機分子で励起波長を変えずに実現したのはこれが初めてとなる。

　＊本論文は、米国化学会 “Chemical & Engineering News” にハイライトされた。

   Hybridization of flexibility and rigidity enables RGB triple-colour emissions from a single component of an organic luminophore without changing the excitation energy. The flexible moiety gives rise to a dynamic molecular motion from nonplanar to planar structures, leading to switching of the fluorescence from blue to green colors. The rigid substructure induces a two-fold -stacked array of the V-shaped molecules in the crystalline state, which produces a red excimer emission. The hybrid design afforded the first organic system that realizes this function, whereas the inorganic quantum dots with different particle sizes and several aromatic systems with different aggregation states have been reported to show multichromic characteristics. Both the experimental results and theoretical calculations of the excited state give a rationale of the unique mechanism for the RGB emissions, in which the rigidity and flexibility of the molecular skeleton play pivotal roles.

This paper was highlighted in Chemical & Engineering News.

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”A Molecule of Many Colors” – C&EN