電気で光る有機EL。TADFは何を変えた？｜三重項を光に変えるしくみを3Dで

スマホやテレビの画面に使われる有機ELは、薄い層に電気を流すと光ります。でも、光ではなく電気で光らせると、できる励起状態の4分の3は「三重項」になり、ふつうの材料では光になりません。 重い金属を使うりん光の材料、そして重い金属を使わずに熱の力で三重項を光に変える TADF（熱活性化遅延蛍光）まで、電子の向きと段の図を3DCGで動かして解説します。理系の学生・研究者向けです（高校化学の範囲から始めます）。 ※パソコンでは、右下の ⚙ →「画質」→ 1080p にすると、細い線や文字までくっきり見えます。 ▼この動画で分かること ・有機ELのつくり：電極から電子と正孔が入り、発光層で出会って光る。層は役割ごとに分かれ、全部で1万分の1ミリほど ・正孔の正体（電子が1つ抜けた分子）と、分子から分子への受け渡し。光を上へ出す作りが画素の細かい画面に向くわけ ・電気で作った励起状態は、4つのうち3つが三重項。ふつうの蛍光の材料で光にできるのは多くても4分の1 ・りん光の材料：重い金属のそばで電子の動きと向きが結びつき、向きの入れ替えが起きやすくなる。赤と緑は画面の標準 ・青が長持ちしにくいわけと、今の画面の青（三重項どうしで一重項を作り直す蛍光）。青のりん光の今 ・TADF：一重項と三重項の段の差を、室温の熱で越えられるほど小さくする（室温の熱は緑の光のおよそ100分の1） ・段の差を小さくする分子の工夫：電子と正孔の居場所を分ける（分けすぎると光りにくい） ・すぐに出る光と遅れて出る光、画面で使うための2つの壁（色の幅・青の長持ち）と、2つの工夫 ・遅れて出る蛍光の歴史：現象は1930年代から。2012年、九州大学の安達千波矢教授らのグループが、重い金属を使わない分子でりん光の材料に並ぶ効率を示した。ホウ素と窒素の平らな分子は2016年、関西学院大学の畠山琢次准教授（当時）らのグループと材料メーカーが発表 ・せっかく生まれた光も外へ出られるのは2割ほど：全反射で閉じ込められるしくみと、取り出す工夫 ▼目次 0:00 電気で光る有機EL。TADFは何を変えた？ 0:19 有機ELのつくり：電子と正孔が発光層で出会う 0:43 実際の層の中身 1:12 正孔はどうやって進む？ 1:41 光はどちらへ出る？ 2:15 光と電気の違い：電子の向き 2:44 4つのうち3つが三重項 3:00 ふつうの蛍光の材料：光にできるのは4分の1 3:17 りん光の材料：重い金属 3:44 なぜ重い金属で入れ替えが起きやすい？ 4:14 青はなぜ長持ちしにくい？ 4:46 今の画面の青と、青のりん光の今 5:31 TADF：熱の力で三重項から一重項へ 6:06 段の差はどれくらい小さい？ 6:35 電子と正孔の居場所を分ける 7:23 すぐに出る光と遅れて出る光 7:59 4つとも光る：今の使われ方 8:18 画面で使うための2つの壁 8:53 工夫1：ホウ素と窒素の平らな分子 9:16 工夫2：TADFを仲立ちに使う 9:50 遅れて出る蛍光の歴史 10:35 まとめ：外へ出られる光は2割ほど 11:01 なぜ2割しか出られない？ 全反射 12:05 次回予告：メタサーフェス ※図と動きは、しくみを説明するための模式表現です。 #有機EL #TADF #化学