九州大学(九大)は2月15日、新たに開発した有機発光材料において、スピン反転を伴う「励起一重項状態」と「励起三重項状態」間の可逆的かつ高速な「項間交差」により、両励起状態間の熱平衡が近似的に成立することを見出したと発表した。

同成果は、九大 稲盛フロンティア研究センターの安田琢麿教授、同・相澤直矢特任助教(現・理化学研究所研究員)らの研究チームによるもの。詳細は、米国科学振興協会が出版する「Science Advances」にオンライン掲載された。





熱平衡は熱力学の基本概念で、熱接触している温度差のあるふたつの系において、経時的に巨視的な変化がなくなった状態のことをいう。つまり、暖房の効いた暖かい部屋と、効いてない寒い廊下をつなぐドアを開け、部屋と廊下が同じ温度になるような、熱のやり取りがなくなった状態のことである。

この熱平衡の状態にさえなっていれば、いかに複雑な分子系であっても、その振る舞いを熱力学の法則から予測することが可能となるという。例えば、次世代の有機EL材料として期待されている「熱活性化遅延蛍光(TADF)」材料であっても可能だ。TADF材料においては、励起一重項状態と励起三重項状態間の熱平衡を仮定すれば、その発光寿命を単純な数理モデルで表すことができるとする。

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