有機EL材料の新しい発光メカニズムを解明New light-emitting mechanism of organic electroluminescent materials elucidated

九州大学を中心とする研究グループは、有機ELディスプレイに用いられる発光材料において、新しい発光メカニズムの理解を前進させました。有機ELはスマートフォンやテレビなどに広く利用されており、より明るく省エネルギーな材料開発が求められています。その性能向上の鍵を握るのが、励起子と呼ばれるエネルギー状態の制御です。
本研究で注目したのは、「一重項」と「三重項」という2種類の励起状態のエネルギー関係です。通常は一重項の方が高いエネルギーを持ちますが、近年、この関係が逆転する「InvEST(反転一重項―三重項)」という特殊な現象を示す材料が報告され、超高効率発光につながる可能性から注目されています。しかし、エネルギー差が極めて小さい、あるいは負となる材料では、従来の理論モデルでは発光の仕組みを正確に評価することが困難でした。
そこで研究チームは、InvEST候補材料を対象に、温度や溶媒環境を変えながら発光スペクトルや発光寿命を精密に測定しました。さらに「動的励起子モデル」と呼ばれる解析手法を用い、励起子のスピン変換やエネルギー移動を統合的に解析しました。その結果、対象材料の発光挙動がエネルギー準位の反転状態で説明できることを明らかにしました。
本成果は、従来法では評価が難しかったゼロ近傍エネルギー差領域の解析を可能にし、次世代の高効率・低消費電力有機EL材料の設計指針につながることが期待されます

 

ジャーナル:Applied Physics Express, 19 021008 (2026)

 

題目:Comprehensive kinetic analysis of inverted S1–T1 materials with a dynamic exciton model
著者:Hyunje Jung, Youichi Tsuchiya, Changfeng Si, Shoma Sasaki, Zachary M. Hudson, Chihaya Adachi

 

公開日:2026年2月24日

A research group led by Kyushu University has advanced understanding of a new light-emitting mechanism in the light-emitting materials used in organic light-emitting diode (OLED) displays. Organic light-emitting diodes (OLEDs) are widely used in smartphones and televisions, and there is a demand for developing brighter, more energy-efficient materials. The key to improving their performance lies in controlling the energy state known as excitons.

This research focused on the energy relationship between two types of excited states, “singlet” and “triplet.” Normally, singlet states have higher energy, but in recent years, materials have been reported that exhibit a unique phenomenon known as “InvEST (inverted singlet-triplet),” in which this relationship is reversed. This phenomenon has attracted attention due to its potential to lead to ultra-efficient luminescence. However, in materials where the energy difference is extremely small or even negative, it has been difficult to accurately evaluate the luminescence mechanism using conventional theoretical models. The research team therefore precisely measured the luminescence spectra and luminescence lifetimes of candidate InvEST materials while varying the temperature and solvent environment. Furthermore, they used an analytical method known as the “dynamic exciton model” to comprehensively analyze exciton spin conversion and energy transfer. The results revealed that the luminescence behavior of the target materials can be explained by the inversion of energy levels.

This result makes it possible to analyze the near-zero energy difference region, which was difficult to evaluate using conventional methods, and is expected to lead to design guidelines for next-generation, highly efficient, low-power-consumption organic electroluminescent materials.

Journal: Applied Physics Express, 19 021008 (2026)

Title: Comprehensive kinetic analysis of inverted S1–T1 materials with a dynamic exciton model

Author: Hyunje Jung, Youichi Tsuchiya, Changfeng Si, Shoma Sasaki, Zachary M. Hudson, Chihaya Adachi

Release date: February 24, 2026

https://doi.org/10.35848/1882-0786/ae3f74

お問い合わせInquiry

inquiry

学内公開情報Quasr Moodle