固体や薄膜の状態で円偏光を発光するキラルな白金錯体の開発に成功 単一成分でマルチカラー円偏光発光 円偏光有機 EL 開発に貢献
〇固体や薄膜の状態で円偏光を発光するキラルな白金錯体の開発に成功 単一成分でマルチカラー円偏光発光 円偏光有機 EL 開発に貢献
茨城大学大学院理工学研究科（理学野）の西川浩之教授、北里大学理学部の長谷川真士講師、成蹊大学理工学部の稲垣昭子教授、東京都立大学大学院理学研究科の杉浦健一教授、京都府立大学大学足球比分_足球即时比分-百度百科&命環境科学研究科の椿一典教授、筑波大学数理物質系の志賀拓也准教授、北海道大学創成研究機構化学反応創成研究拠点の長田裕也特任准教授らの研究グループは、固体や薄膜などの凝集状態で円偏光を発光するキラルな白金錯体の開発に成功しました。固体および薄膜の発光寿命の測定から発光にりん光成分が含まれることを明らかにしました。この錯体は固体状態では赤色の発光を示しますが、アクリル樹脂である PMMA（ポリメチルメタクリレート）に分散した薄膜では白色の発光を示すことを明らかにしました。
円偏光を発光する発光デバイスは、三次元ディスプレイ、セキュリティが強化された光情報通信、量子コンピューターなど広い分野への応用が期待されていることから、現在、活発に開発研究が行われています。今回の成果は、凝集状態でりん光性の円偏光を示す材料を用いた円偏光有機 EL の開発につながるとともに、照明や液晶バックライトとして用途がある白色発光デバイスで円偏光を示すデバイスの開発につながることが期待されます。
この成果は、2023 年 3 月 9 日より英国王立化学会誌の雑誌 Chemical Communications 誌のオンラ
イン版にて公開されており、3 月25 日付発行の同誌Issue 24 に掲載されました（Outside back cover
にも採択されています）。
〇研究手法?成果
有機 EL をはじめとした有機エレクトロニクスデバイスの開発では、デバイスの構造や性能を最適化する必要があるため、デバイスを構成する分子に関してまとまった量が必要となります。そのため、キラルな発光材料も簡便にかつ大量に合成できる方が有利です。今回、市販の試薬から２段階で比較的高収率で目的物質を合成することに成功しました。この白金錯体は塩化メチレンやクロロホルムといった一般的な有機溶液中では発光しませんが、粉末や薄膜といった凝集状態で発光を示す凝集誘起発光（AIE;Aggregation-induced emission）材料であることを明らかにしました。このAIE 特性は、良溶媒であるテトラヒドロフランに貧溶媒である水を混合した混合溶液で、水の割合を増加することで発光強度が増加するということからも確認されました。
また、粉末状態では 550～750 nm にブロードなピークをもつ赤色の発光を示したのに対して（図１）、アクリル樹脂であるPMMA（ポリメチルメタクリレート）に1 wt%で分散した薄膜は、白色の発光を示しました。興味深いことに、PMMA に分散させる白金錯体の割合を増加させると、発光色が白色から赤色へと変化（1 wt%：白色、2 wt%：黄色、5 wt%：赤色）しました（図１）。粉末およびPMMA 分散膜の発光寿命の測定から、発光にはりん光成分が含まれていることを明らかにしました。この錯体の結晶構造を単結晶Ｘ線構造解析により明らかにしたところ、キラルな分子を反映して結晶の空間群もキラルな空間群でした。また、配位子であるビピリジンとBINOL の一方のナフタレン環の間に分子間π－π相互作用が、BINOL の酸素原子と芳香環のC-H 結合との間に分子間水素結合が、それぞれ確認されました。
これらの分子間相互作用を介して、白金錯体が１次元らせん状に積層した構造を、つまり、キラルな空間配列を取っていることも分かりました（図２）。円二色性（CD）および円偏光発光（CPL）を測定したところ、CD は溶液、固体状態ともに観測されましたが、CPL は、AIE 特性を反映し、粉末およびPMMA分散膜でのみ観測されました。CD および CPL の g 値は 10－3台で、これまでに報告されている同様の3錯体や有機分子の値と同程度でした。固体状態で発光分子がキラルな空間配列を取っているものの、固体状態の CD および CPL の g 値が大きくないことから、本錯体では固体におけるキラルな凝集構造が、キラルな光学特性に大きな影響を及ぼしていないと考えられます。
茨城大学大学院理工学研究科（理学野）の西川浩之教授、北里大学理学部の長谷川真士講師、成蹊大学理工学部の稲垣昭子教授、東京都立大学大学院理学研究科の杉浦健一教授、京都府立大学大学足球比分_足球即时比分-百度百科&命環境科学研究科の椿一典教授、筑波大学数理物質系の志賀拓也准教授、北海道大学創成研究機構化学反応創成研究拠点の長田裕也特任准教授らの研究グループは、固体や薄膜などの凝集状態で円偏光を発光するキラルな白金錯体の開発に成功しました。固体および薄膜の発光寿命の測定から発光にりん光成分が含まれることを明らかにしました。この錯体は固体状態では赤色の発光を示しますが、アクリル樹脂である PMMA（ポリメチルメタクリレート）に分散した薄膜では白色の発光を示すことを明らかにしました。
円偏光を発光する発光デバイスは、三次元ディスプレイ、セキュリティが強化された光情報通信、量子コンピューターなど広い分野への応用が期待されていることから、現在、活発に開発研究が行われています。今回の成果は、凝集状態でりん光性の円偏光を示す材料を用いた円偏光有機 EL の開発につながるとともに、照明や液晶バックライトとして用途がある白色発光デバイスで円偏光を示すデバイスの開発につながることが期待されます。
この成果は、2023 年 3 月 9 日より英国王立化学会誌の雑誌 Chemical Communications 誌のオンラ
イン版にて公開されており、3 月25 日付発行の同誌Issue 24 に掲載されました（Outside back cover
にも採択されています）。
〇研究手法?成果
有機 EL をはじめとした有機エレクトロニクスデバイスの開発では、デバイスの構造や性能を最適化する必要があるため、デバイスを構成する分子に関してまとまった量が必要となります。そのため、キラルな発光材料も簡便にかつ大量に合成できる方が有利です。今回、市販の試薬から２段階で比較的高収率で目的物質を合成することに成功しました。この白金錯体は塩化メチレンやクロロホルムといった一般的な有機溶液中では発光しませんが、粉末や薄膜といった凝集状態で発光を示す凝集誘起発光（AIE;Aggregation-induced emission）材料であることを明らかにしました。このAIE 特性は、良溶媒であるテトラヒドロフランに貧溶媒である水を混合した混合溶液で、水の割合を増加することで発光強度が増加するということからも確認されました。
また、粉末状態では 550～750 nm にブロードなピークをもつ赤色の発光を示したのに対して（図１）、アクリル樹脂であるPMMA（ポリメチルメタクリレート）に1 wt%で分散した薄膜は、白色の発光を示しました。興味深いことに、PMMA に分散させる白金錯体の割合を増加させると、発光色が白色から赤色へと変化（1 wt%：白色、2 wt%：黄色、5 wt%：赤色）しました（図１）。粉末およびPMMA 分散膜の発光寿命の測定から、発光にはりん光成分が含まれていることを明らかにしました。この錯体の結晶構造を単結晶Ｘ線構造解析により明らかにしたところ、キラルな分子を反映して結晶の空間群もキラルな空間群でした。また、配位子であるビピリジンとBINOL の一方のナフタレン環の間に分子間π－π相互作用が、BINOL の酸素原子と芳香環のC-H 結合との間に分子間水素結合が、それぞれ確認されました。
これらの分子間相互作用を介して、白金錯体が１次元らせん状に積層した構造を、つまり、キラルな空間配列を取っていることも分かりました（図２）。円二色性（CD）および円偏光発光（CPL）を測定したところ、CD は溶液、固体状態ともに観測されましたが、CPL は、AIE 特性を反映し、粉末およびPMMA分散膜でのみ観測されました。CD および CPL の g 値は 10－3台で、これまでに報告されている同様の3錯体や有機分子の値と同程度でした。固体状態で発光分子がキラルな空間配列を取っているものの、固体状態の CD および CPL の g 値が大きくないことから、本錯体では固体におけるキラルな凝集構造が、キラルな光学特性に大きな影響を及ぼしていないと考えられます。
図１．(R)-および(S)-[Pt(II)(BINOL)(bpy)]の粉末（左）とPMMA 膜の発光（右）
図２．(R)-および(S)-[Pt(II)(BINOL)(bpy)]の結晶構造
図２．１次元らせん構造（左）と積層方向からの投影図（右）
〇論文情報
タイトル：Aggregation-induced circularly polarized phosphorescence of Pt(II) complexes with an axially chiral
BINOL ligand
著者：Daiki Tauchi, Taiki Koida, Yuki Nojima, Masashi Hasegawa, Yasuhiro Mazaki, Akiko Inagaki, Ken-ichi Sugiura,
Yuki Nagaya, Kazunori Tsubaki, Takuya Shiga, Yuuya Nagata, Hiroyuki Nishikawa*
雑誌：Chemical Communications
公開日：2023 年3 月9 日オンラインで公開、2023 年3 月25 日付発行の同誌にて掲載
DOI：10.1039/D2CC06198H
タイトル：Aggregation-induced circularly polarized phosphorescence of Pt(II) complexes with an axially chiral
BINOL ligand
著者：Daiki Tauchi, Taiki Koida, Yuki Nojima, Masashi Hasegawa, Yasuhiro Mazaki, Akiko Inagaki, Ken-ichi Sugiura,
Yuki Nagaya, Kazunori Tsubaki, Takuya Shiga, Yuuya Nagata, Hiroyuki Nishikawa*
雑誌：Chemical Communications
公開日：2023 年3 月9 日オンラインで公開、2023 年3 月25 日付発行の同誌にて掲載
DOI：10.1039/D2CC06198H