優れた光安定性、フルカラー発光するアントラセン液体を開発

折りたたみ可能な発光デバイスへ搭載期待

2013.06.05

独立行政法人物質・材料研究機構

NIMS 高分子材料ユニット有機材料グループの中西 尚志主幹研究員らの研究チームは、汎用の有機蛍光色素であるアントラセンを基とした、優れた光安定性をもつ、フルカラー発光する液体材料を開発した。

概要

  1. 独立行政法人物質・材料研究機構 (理事長 : 潮田 資勝) 高分子材料ユニット (ユニット長 : 一ノ瀬 泉) 有機材料グループ (グループリーダー : 竹内 正之) の中西 尚志主幹研究員らの研究チームは、汎用の有機蛍光色素であるアントラセンを基とした、優れた光安定性をもつ、フルカラー発光する液体材料を開発した。
  2. フルカラー表示のモニタや携帯デバイスなどエレクトロニクス素子の開発において、軽量、フレキシブル、印刷加工が可能 (プリンタブル) などの利点から、有機分子や高分子系材料の重要性が増している。しかし、これまで開発されてきた発光性の有機分子材料は、ほとんどの場合光安定性 (光照射に対して、変色や脱色しない耐久性) が低く、塗布操作の過程において分子同士が凝集してしまうなどの理由で、本来の発光性能を十分に発揮できない問題点があった。また、フレキシブルデバイス加工の観点からは、過度な折り曲げ時にも連続する発光活性層の劣化が生じない材料であることが望ましい。一方、様々な発光色を示す有機分子材料を個別に合成する場合と比較して、簡便且つ安価にフルカラー発光を調製可能な有機分子材料の開発が望まれる。
  3. 中西らは、蛍光を示す汎用色素分子であるアントラセンの周りに枝分かれした柔軟性の高いアルキル鎖を結合することで、アントラセン部位間の凝集がなく、融点が約 - 60℃、約300℃までの熱安定性、および青色蛍光を示す液状物質を開発した。この物質は、室温で粘度が約0.3 Pa-sの低粘性の液体であり、絶対蛍光量子収率が約55%、市販のアントラセン色素に比べ5倍以上の光安定性をもつ青色発光液体である。さらにこの液体内に他の粉末状発光色素を均一に混和することができ、単色 (365 nm) の光励起から96%に達する色素間の蛍光共鳴エネルギー転移 (FRET) を経て、発光色をフルカラー制御できることを見出した。
  4. 本研究では、優れた光安定性のアントラセン青色発光液体を合成した。この液体内に他の色素を混和する簡便な操作のみで、高精度に発光色を調整でき、良質なフルカラー発光を示す液体材料の開発に至った。ここで開発した不揮発性液体材料は、様々な形状の基材表面に塗布でき、単色光励起の安定な有機マルチカラーデバイスの創製が期待できる。また、液体材料は折り曲げても断裂、破断せず連続活性層を保持できるため、折りたたみ可能 (フォールダブル) なフレキシブル素子の開発に好都合である。
  5. 本研究成果は、英国科学雑誌「Nature Communications」 オンライン版で日本時間平成25年6月5日18:00 (現地時間5日10:00) に公開されます。
「プレス資料中の図3:青色発光するアントラセン液体 (1) (左 : 写真) を素材に調整された365 nmの紫外光照射下におけるフルカラー発光パネル。」の画像

プレス資料中の図3:青色発光するアントラセン液体 (1) (左 : 写真) を素材に調整された365 nmの紫外光照射下におけるフルカラー発光パネル。