中野谷 一 (ナカノタニ ハジメ)

電子科学研究所 光科学研究部門教授
Last Updated :2025/06/20

■研究者基本情報

学位

  • 博士(工学), 九州大学, 2010年03月

研究キーワード

  • 光化学
  • 有機エレクトロニクス

研究分野

  • ナノテク・材料, 基礎物理化学
  • ナノテク・材料, 機能物性化学
  • ナノテク・材料, 有機機能材料

■経歴

経歴

  • 2025年04月 - 現在
    北海道大学, 電子科学研究所, 教授
  • 2015年01月 - 2025年03月
    九州大学, 大学院工学研究院応用化学部門, 准教授
  • 2014年04月 - 2014年12月
    九州大学, 最先端有機光エレクトロニクス研究センター
  • 2012年04月 - 2014年03月
    公益財団法人九州先端科学技術研究所
  • 2010年04月 - 2012年03月
    株式会社リコー

学歴

  • 2007年04月 - 2010年03月, 九州大学, 大学院工学府, 物質創造工学専攻 博士課程
  • 2006年04月 - 2007年03月, 九州大学, 大学院工学府, 物質創造工学専攻
  • 2005年04月 - 2006年03月, 千歳科学技術大学, 光科学研究科
  • 2002年04月 - 2005年03月, 千歳科学技術大学, 光科学部, 物質光科学科

委員歴

  • 2021年03月 - 2022年02月
    日本化学会九州支部, 幹事
  • 2018年10月 - 2020年10月
    応用物理学会, プログラム編成委員
  • 2018年04月 - 2020年04月
    有機EL討論会, 業績選考委員、プログラム編成委員
  • 2016年04月 - 2018年03月
    応用物理学会・有機分子・バイオエレクトロニクス分科会, 幹事

■研究活動情報

受賞

  • 2016年06月, 有機EL討論会, 有機EL討論会 業績賞               
    蛍光材料を発光材料とする有機ELデバイスの発光層中に熱活性化遅延蛍光(TADF)材料をアシストドーパントとしてドーピングすることで、理論上の内部発光効率を100%まで向上させることに成功した。本手法は従来の高い蛍光量子収率かつ高い耐久性を持つ材料の特徴を最大限利用することが可能としており、TADF材料を発光材料として用いた有機ELデバイスで課題であった信頼性向上と色純度向上を実現する汎用性の高い技術である。これらの実績は、有機ELの高性能化に大きく寄与することが期待され、業績賞に値するものである。
  • 2016年05月, 応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会, 第14回応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会奨励賞               
    熱活性化遅延蛍光過程を利用した高性能蛍光有機EL素子の実現
  • 2013年, 有機EL討論会, 第17回有機EL討論会 講演奨励賞               
    熱活性化遅延蛍光有機EL素子における素子劣化因子の解明
    中野谷一
  • 2009年03月, 応用物理学会, 講演奨励賞               
    有機単結晶薄膜を用いた有機EL素子
    中野谷一

論文

その他活動・業績

書籍等出版物

  • 未来を拓く多彩な色素材料 Part II 18章               
    中野谷 一, 安達 千波矢
    2021年03月, 日本語, 学術書, [共著]
  • 未来を拓く多彩な色素材料 : エレクトロニクスから医科学にまで広がる色素の世界
    日本化学会, 1重項励起子開裂:有機エレクトロルミネッセンスへの応用
    化学同人, 2021年03月, 9784759814002, v, 194p, 図版 [4] p, 日本語, [分担執筆]
  • 先端有機半導体デバイス:1-2節               
    中野谷一
    オーム社, 2017年08月, 日本語, 学術書, [共著]
  • 最先端の有機EL:編集 安達千波矢/藤本弘:第4章 有機発光材料の光物理過程 (中野谷一)               
    中野谷一
    シーエムシー出版, 2017年04月, 日本語, 学術書, [共著]
  • Role of intermediate state in the excited state dynamics of highly efficient TADF molecules
    Takuya Hosokai, Hiroyuki Matsuzaki, Akihiro Furube, Katsumi Tokumaru, Tetsuo Tsutsui, Hajime Nakanotani, Masayuki Yahiro, Chihaya Adachi
    SPIE, 2016年01月, 英語, We hereby report the results of our direct investigation into the excited-state dynamics of thermally activated delayed fluorescence (TADF) molecules in solution using pump-probe transient absorption spectroscopy (TAS). We found that the charge-transfer (CT) state commonly stated for TADF molecules encompasses two forms: localized and delocalized CT states. A highly efficient TADF molecule, 4CzIPN [Uoyama et al., Nature, 492, 234-238 (2012)], showed both the localized and delocalized CT states, while an inefficient TADF molecule, 2CzPN, exhibited only a localized CT state. By analyzing the time profile of triplet species observed in TAS, we propose that the reverse intersystem crossing (RISC) of 4CzIPN occurs via a mutual interaction in multiple energy levels of localized neutral and CT states, and delocalized CT states.
  • High-efficiency organic light-emitting diodes with blue fluorescent emitter               
    Takahiro Higuchi, Hajime Nakanotani, Chihaya Adachi
    Optical Society of America (OSA), 2014年11月, 英語, We achieved highly efficient blue fluorescent emitter based OLEDs by utilizing a thermally activated delayed fluorescence (TADF) material as a triplet energy harvesting source and a conventional blue fluorescence molecule as the end emitter.
  • Light-Emitting Organic Crystal Field-Effect Transistors for Future Organic Injection Lasers
    Hajime Nakanotani, Chihaya Adachi
    Wiley-VCH, 2013年01月, 英語

講演・口頭発表等

  • Enhancing OLEDs Lifetime by Expanding CT Interface with TADF Assistant Dopant               
    Nguyen Ba Thanh, Hajime Nakanotani, Chihaya Adachi
    The 70th JSAP Spring Meeting 2023, 2023年03月, 日本語
    2023年05月 - 2023年05月, オンライン, 日本国, [国内会議]
  • Highly efficient invisible electroluminescence from organic light-emitting diodes               
    Hajime Nakanotani
    日本化学会第103春季年会, 2023年03月, 日本語
    2023年05月 - 2023年05月, 東京理科大学, 日本国, [招待講演], [国内会議]
  • Photophysical property of 4CzIPN single crystal               
    Kohata Shintaro, Nakanotani Hajime, Adachi Chihaya
    1st Q-PIT photofunction integration workshop, 2023年02月, 日本語
    2023年05月 - 2023年05月, 佐賀県, 日本国, [国内会議]
  • 弱アクセプター構造を用いた深青TADF 材料の創出とOLED 特性               
    儘田正史, 片桐洋史, Chan Chin-Yiu, Lee Yi-Ting, 合志憲一, 中野谷 一, 畠山琢次, 安達千波矢
    光化学討論会, 2022年09月, 日本語
    2023年05月 - 2023年05月, 京都, 日本国, [国内会議]
  • 1,2,3,5-tetrakis(carbazol-9-yl)-4,6-dicyanobenzene単結晶の光物性               
    木幡真太郎, 中野谷一, 安達千波矢
    日本化学会九州支部大会, 2022年07月, 日本語
    2023年05月 - 2023年05月, 北九州市, 日本国, [国内会議]
  • Excited-state structural dynamics and thermally activated delayed fluorescence in solid-state for donor-acceptor type molecules               
    Masaki Saigou, Kiyoshi Miyata, Hajime Nakanotani, Chihaya Adachi, Ken Onda
    ICSM 2022, 2022年07月, 英語
    2023年05月 - 2023年05月, Glasgow, グレートブリテン・北アイルランド連合王国(英国), [国際会議]
  • Characterization of excited states in TADF molecules with dual emission using time-resolved infrared spectroscopy               
    Tomohiro Ryu, Yuushi Shimoda, Masaki Saigou, Ryota Fukuda, Kiyoshi Miyata, Upuichi Tsuchiya, Hajime Nakanotani, Chihaya Adachi, Ken onda
    ICSM 2022, 2022年07月, 日本語
    2023年05月 - 2023年05月, Glasgow, グレートブリテン・北アイルランド連合王国(英国), [国際会議]
  • Deep-Blue Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitters Aimed at Narrow Fluorescence-like Emission               
    Chin-Yiu Chan, Yi-Ting Lee, Masashi Mamada, Kenichi Goushi, Youichi Tsuchiya, Hajime Nakanotani, Chihaya Adachi
    有機EL討論会第34回例会, 2022年05月, 日本語
    2023年05月 - 2023年05月, オンライン, 日本国, [国内会議]
  • 有機薄膜中での自発的な励起子解離現象とその応用               
    中野谷 一
    第71回高分子討論会, 2022年09月, 日本語
    2022年09月05日 - 2022年09月07日, 北海道大学 札幌キャンパス, 日本国, [招待講演], [国内会議]
  • Spontaneous dissociation of charge-transfer type excitons in organic solid-state films               
    Hajime Nakanotani
    日本化学会第102春季年会, 2022年03月, 英語
    2022年03月20日 - 2022年03月23日, オンライン, 日本国, [招待講演], [国内会議]
  • 有機分子における項間交差過程の理解と有機EL素子への応用               
    中野谷一
    日本学術振興会第142委員会第77回研究会(C部会研究会), 2017年10月, 日本語
    2017年10月17日 - 2017年10月17日, キャンパスプラザ京都, 日本国, [招待講演], [国内会議]
  • Excited state engineering for efficient RISC process               
    Hajime Nakanotani
    第67回錯体化学会討論会, 2017年09月, 日本語
    2017年09月16日 - 2017年09月18日, 北海道大学, 日本国, [招待講演], [国内会議]
  • 高性能有機光デバイスのための分子デザイン               
    中野谷一
    第78回応用物理学会秋季学術講演会, 2017年09月, 日本語
    2017年09月05日 - 2017年09月08日, 福岡国際会議場, 日本国, [招待講演], [国内会議]
  • 熱活性化遅延蛍光分子を利用する高性能有機エレクトロルミネッセンスデバイス               
    中野谷一
    第66回高分子学会年次大会, 2017年05月, 日本語
    2017年05月29日 - 2017年05月31日, 幕張メッセ, 日本国, [招待講演], [国内会議]
  • High efficiency organic light-emitting diodes based on a TADF molecules combined with fluorescence emitters               
    Nakanotani Hajime
    The 15th International Symposium on the Science and Technology of Lighting, 2016年05月24日, 英語
    2016年05月24日 - 2016年05月24日, 日本国, [招待講演], [国際会議]
  • Highly Efficient Organic Light-Emitting Diodes Exploiting Thermally Activated Delayed Fluorescence               
    Nakanotani Hajime
    9th International Symposium on Organic Molecular Electronics, 2016年05月18日, 英語
    2016年05月18日 - 2016年05月19日, 日本国, [招待講演], [国際会議]
  • High Efficiency Organic Light-Emitting Diodes with Fluorescent Emitters               
    Hajime Nakanotani
    Taiwan Solid State Lighting Symposium, 2015年03月26日, 英語
    台湾, Fluorescence-based organic light-emitting diodes (OLEDs) have continued to attract interest because of their long operational lifetimes, high color purity of electroluminescence (EL), and potential to be manufactured at low-cost in next generation full-color display and lighting applications. In fluorescent molecules, however, the exciton production efficiency is limited to 25% due to the deactivation of triplet excitons. Here, we demonstrate an novel pathway for high-efficient fluorescence-based OLEDs by applying the general concept of thermally activated delayed fluorescence (TADF) to a assistant dopant, resulted in the fluorescence-OLEDs showed high external EL quantum efficiencies of 13.4 - 18.0% for blue, green, yellow, and red emission, indicating that the exciton production efficiency reached nearly 100%., [招待講演], [国際会議]
  • High efficiency organic light-emitting diodes with conventional fluorescent emitters               
    Hajime Nakanotani, Chihaya Adachi
    Solid-State and Organic Lighting, SOLED 2014, 2014年11月, 英語
    2014年12月02日 - 2014年12月05日, Canberra, オーストラリア連邦, We demonstrate an novel pathway for high-efficient fluorescence-based organic lightemitting diodes (OLEDs) by applying the general concept of thermally activated delayed fluorescence (TADF) to a assistant dopant, resulted in the fluorescence-OLEDs showed high external EL quantum efficiencies of 13.4-18.0% for blue, green, yellow, and red emission, indicating that the exciton production efficiency reached nearly 100%.

担当経験のある科目_授業

  • 応用化学実験第二               
    九州大学
    2023年, 学部専門科目
  • 応用化学A               
    九州大学
    2023年, 大学院専門科目
  • 応用化学実験第一               
    九州大学
    2022年, 学部専門科目
  • Organic Solid State Photophysics               
    Kyushu University
    2022年, 大学院専門科目
  • 量子化学               
    九州大学
    2022年, 学部専門科目
  • 量子化学演習               
    九州大学
    2022年, 学部専門科目
  • 物質科学工学実験第三               
    九州大学
    2022年, 学部専門科目
  • 応用化学A               
    九州大学
    2022年, 大学院専門科目
  • 有機固体光電子物性               
    九州大学
    2022年, 大学院専門科目
  • 量子化学演習               
    九州大学
    2021年, 学部専門科目
  • Physical Chemistry B               
    Kyushu University
    2021年, 学部専門科目
  • 量子化学第二               
    九州大学
    2021年, 学部専門科目
  • 知的財産学               
    九州大学
    2021年, 大学院専門科目
  • Physical Chemistry B               
    Kyushu University
    2020年, 学部専門科目
  • 量子化学演習               
    九州大学
    2020年, 学部専門科目
  • 知的財産学               
    九州大学
    2020年, 大学院専門科目
  • Organic Solid State Photophysics               
    Kyushu University
    2020年, 大学院専門科目
  • 自然科学総合実験(発展)               
    九州大学
    2020年, 学部教養科目
  • 量子化学第二               
    九州大学
    2020年, 学部専門科目
  • 有機固体光電子物性               
    九州大学
    2020年, 大学院専門科目
  • 自然科学総合実験(発展)               
    九州大学
    2019年, 学部教養科目
  • 知的財産学               
    九州大学
    2019年, 大学院専門科目
  • Physical Chemistry B               
    Kyushu University
    2019年, 学部専門科目
  • 量子化学演習               
    九州大学
    2019年, 学部専門科目
  • 量子化学第二               
    九州大学
    2019年, 学部専門科目
  • 自然科学総合実験               
    九州大学
    2018年, 学部教養科目
  • 量子化学演習               
    九州大学
    2018年, 学部専門科目
  • Physical Chemistry B               
    Kyushu University
    2018年, 学部専門科目
  • Organic Solid State Photophysics               
    Kyushu University
    2018年, 大学院専門科目
  • 光機能化学               
    九州大学
    2018年, 大学院専門科目
  • 知的財産学               
    九州大学
    2018年, 大学院専門科目
  • 量子化学第二               
    九州大学
    2018年, 学部専門科目
  • 有機固体光電子物性               
    九州大学
    2018年, 大学院専門科目
  • 知的財産学               
    九州大学
    2017年, 大学院専門科目
  • 分析化学演習               
    九州大学
    2017年, 学部専門科目
  • 量子化学演習               
    九州大学
    2017年, 学部専門科目
  • Physical Chemistry B               
    Kyushu University
    2017年, 学部専門科目
  • 自然科学総合実験               
    九州大学
    2017年, 学部教養科目
  • 量子化学第二               
    九州大学
    2017年, 学部専門科目
  • 量子化学第二               
    九州大学
    2016年, 学部専門科目
  • 有機固体光電子物性               
    九州大学
    2016年, 大学院専門科目
  • 物理化学B               
    九州大学
    2016年, 学部専門科目
  • 自然科学総合実験               
    九州大学
    2016年, その他
  • 物理化学B               
    九州大学
    2015年, 学部専門科目
  • 化学英語               
    九州大学
    2015年, 学部専門科目
  • 自然科学総合実験               
    九州大学
    2015年, その他

所属学協会

  • 応用物理学会               
  • 有機EL討論会               
  • 日本化学会               
  • 光化学協会               

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 低閾値発振を目指した電流励起有機半導体レーザーの構築
    科学研究費助成事業
    2023年04月01日 - 2028年03月31日
    安達 千波矢, 中野谷 一, 儘田 正史, 合志 憲一, 田中 正樹
    日本学術振興会, 特別推進研究, 九州大学, 23H05406
  • 有機半導体を用いたスピンオービトロニクスの創成
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2020年04月01日 - 2025年03月31日
    渡邉 峻一郎, 下位 幸弘, 岡本 敏宏, 中野谷 一
    本研究では、有機半導体におけるスピン軌道相互作用(SOC)の「制御」・「理解」・「機能化」を三位一体とし、スピンオービトロニクスを基盤とした革新的電子スピンデバイスの創成を目指す。SOCはスピン磁気モーメントと電子の軌道運動が生み出す磁場の相互作用である。無機個体におけるSOCの研究は古くから行われているものの、軽元素から構成される有機固体におけるSOCは意味だに未解明な部分も多い。本研究では、適切にSOC制御されたヘテロアセン分子群を用いて、革新的な電子スピンデバイス実装の足がかりとなる基盤研究を遂行してきた。ここでは、合成化学・凝縮系固体物理学・デバイス工学を包括的に組み 合わせることでのみ実現する有機スピンオービトロニクスの学理を整備し、有機半導体ならではのフレキシビリティや低温・塗布プロセスの強みを活かした革新 的な基盤技術・マテリアルサイエンスへと展開する。 研究二年次では、従来溶液中の孤立分子でのみ計測されていなかったSOCを固体薄膜において実測する手法の開発を進め、含カルコゲンヘテロアセン材料を対象にSOCの定量化に到る方法論を確立を進めた。SOCの理論的なアプローチは密度汎関数計算をベースに下位幸弘と共に行った。並行し て、代表者である渡邉は、スピン機能性の計測を行うためのデバイス作製手法の開発や、測定系の構築を行い、有機半導体のSOCを統一的に理解するためのツール を整備した。特に、極低温における磁気抵抗効果からSOCの強さを電気的に検出可能な道筋も経ちつつあり、顕著な成果が得られつつある。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 東京大学, 20H00387
  • 電子分極効果を活用した積層薄膜型超伝導体の創製
    科学研究費助成事業 挑戦的研究(開拓)
    2021年07月09日 - 2024年03月31日
    安達 千波矢, 松島 敏則, 合志 憲一, 中野谷 一
    従来、有機超伝導体は主にCT錯体を中心に、その可能性が1970年代から90年初頭に亘って幅広く検討されてきたが、極低温や超高圧条件が必要であり、室温有機超伝導体実現への道程はほど遠い状況にある。そのため、新規なメカニズムや材料・デバイス構成に関する斬新なアイディアが必要とされている。本提案では、Little及びGinzburgの2つの古典的なモデルを基礎に、近年、有機光エレクトロニクス研究分野で培われてきた新規な有機系CT材料や薄膜中で特異的に大きな分極(GSP: Giant Spontaneous Polarization)を示す分子系材料、さらには、近年、太陽電池等で大きな注目を集めている有機・無機ハイブリッドペロブスカイト構造を利用し、積層薄膜型の室温有機超伝導の実現に取り組む。具体的には電子分極層(P)/導電層(C)/電子分極層(P)を基本構造とし、薄膜導電層中の伝導電子と誘電層内の分極性分子との間で電子分極効果を発現することでクーパー対の形成を目指している。
    本年度は、Littleのモデルとして、二次元ペロブスカイト構造を基礎に有機・無機材料成分の最適化について検討を行い、薄膜形成や単結晶形成を試み、電気物性計測が可能なデバイスを構築、基礎的な電気伝導性の確認を行った。また、Ginzburgのモデルにおいては、ドナー分子としてmMTDATAを、アクセプター分子としてF16CuPcを用いることで、積層薄膜構造において分子間CTを形成し導電性の著しい向上を確認した。今後、2種類の材料系において、電子分極の大きさを調整し、導電層内のクーパー電子対形成に繋げていく。
    日本学術振興会, 挑戦的研究(開拓), 九州大学, 21K18210
  • 電子スピン選択的な励起子解離による革新的有機光電変換素子の創製
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2021年04月01日 - 2024年03月31日
    中野谷 一
    本研究の最終目標は、有機分子系において生成される電荷移動(CT)型励起子に着目し、励起子解離過程における励起スピン状態選択性を実証することで、逆電子移動損失ゼロという革新的な光電変換素子を実現することである。
    R3年度においては、熱活性化遅延蛍光(TADF)分子である2,4,5,6-tetra(9H-carbazol-9-yl)iso-phthalonitrile (4CzIPN)、1,2,4,5-tetrakis(carbazol-9-yl)-3,6-dicyanobenzene (4CzTPN)をモデル化合物として、薄膜中での電荷生成機構の解明、および励起スピン状態が励起子解離過程に及ぼす影響について研究を実施した。薄膜中での電荷生成機構の解明に関しては、光電子顕微鏡を検出器とする二光子光電子分光を用いた時間分解光電子顕微鏡(TR-PEEM)により、TADF分子膜中での電荷生成の過渡的な検出に成功した(Advanced Optical Materials, 9, 2100619, 2021)。また励起スピン状態が励起子解離に及ぼす影響に関する研究では、新たに開発した電場変調型過渡発光測定装置を用い、各種TADF分子をドーピングした共蒸着薄膜を試料として電場変調型過渡発光測定を実施した。その結果、分子内TADFを示す4CzIPN薄膜では、励起一重項準位からではなく、励起三重項準位から優先的に励起子解離が進行している事実を明らかとした(Science Advances, 8, abj9188, 2022)。これは、励起三重項状態の励起子寿命が励起一重項状態よりも極めて長いとともに、その励起子解離エネルギーが同程度であるためと理解できる。この結果は、従来は電荷損失の原因とされていた励起三重項状態が、本質的には励起子解離に対して有利であることを示す結果である。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 九州大学, 21H02015
  • 革新的有機半導体エレクトレットの創製
    科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
    2021年07月09日 - 2023年03月31日
    中野谷 一
    本研究では振動発電に着目し、その核心材料であるエレクトレット材料の性能を飛躍的に高め、これまでにないエレクトレット材料を創出することを最終的な研究目的としている。近年、有機低分子薄膜で形成される有機薄膜中分子の自発配向分極を利用することで、コロナ帯電処理なしに自己組織化的にエレクトレットが形成されることが報告され、大きく注目されている。そこでR3年度の研究では、種々の有機半導体分子における自発配向分極特性を調査するとともに、有機分子薄膜で形成される自発配向分極を制御するための因子について検討し、自己組織化エレクトレットを使用した振動発電素子をより高出力化する手法を提案することを目指した。
    R3年度は、ケルビンプローブ法を用いて有機半導体薄膜の自発配向分極特性を観測するため、その場測定可能な真空蒸着装置を設計・構築した。また、3,6-bis(diphenylphosphoryl)-9-phenylcarbazole(PO9)をモデル化合物として、9-(3,5-bis(diphenylphosphoryl)phenyl)-9H-carbazole(CzPO2)、2,7-bis(diphenylphosphoryl)-9-phenyl-9H-carbazole(PPO27)、9-phenyl-3,6-bis(4-(1-phenyl-1H -benzoimidazol-2-yl)phenyl)-9H-carbazole(CNBzIm)などの誘導体について、その自発配向分極特性を作製した装置を用いて評価した。結果、CNBzIm薄膜が大きな自発配向分極(~80 mV/nm)を示すこと、さらに蒸着速度および蒸着回数、成膜待機時間が、自発配向分極特性に大きく影響することを見出した。これは、真空蒸着中の有機薄膜表面における分子配向挙動が、その自発配向分極特性を決定しているためと理解できる。
    日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 九州大学, 21K19010
  • 励起子生成効率200%を示す近赤外有機EL素子の創成
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2018年04月01日 - 2021年03月31日
    中野谷 一
    本研究では、1)熱活性化遅延蛍光過程の利用によるsinglet-tripletスピン変換、2)一重項励起子開裂(singlet fission)過程によるtriplet励起子生成の二つの異なるスピン変換機構を融合することにより、有機発光デバイスにおける励起子生成・利用効率の飛躍的な向上を研究の大目標をしている。本年度においては、ルブレン分子をsinglet fission材料、Er錯体を近赤外(NIR)発光材料とした発光性薄膜に注目し、singlet fission過程を経由して生成したルブレンのtripletエネルギーを、Er錯体からのNIR発光として利用可能であり、そのtriplet生成収率が100%を超えていることを、発光強度の磁場依存性、近赤外分光、過渡発光解析等の手法を用いて明らかにした。さらに、本研究で見出し発光性薄膜を発光層とする有機EL素子を試作した結果、Er錯体に由来するNIR-ELが得られること、さらに電流励起により生成される励起子の生成効率が100%を超えていることも見出し、世界初のsinglet fission型有機EL素子の開発に成功した(Adv. Mater., 30, 1801484 2018)。最終目標である励起子生成効率200%を示す有機EL素子を実現するためには、熱活性化遅延蛍光分子の開発も必要である。本年度においては、高速singlet-tripletスピン変換を実現するためのメカニズム解明と新規分子設計へのフィードバックに取り組み、従来重要であると信じられていたsinglet-triplet準位間のエネルギー差のみならず、高次triplet準位の制御も重要な因子であることを見出し、高効率EL発光と高耐久性を両立する有機EL素子の開発にも成功した(Science Advances, 4, eaao6910 2018)。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 九州大学, 18H02047
  • 熱活性化遅延蛍光材料を発光層に有する有機ELデバイスの劣化機構解析
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2017年04月01日 - 2020年03月31日
    安達 千波矢, 合志 憲一, 中野谷 一
    熱活性化遅延蛍光材料(Thermally-activated delayed fluorescence: TADF)を有機EL(OLED)の発光材料とすることで、内部量子効率100%に達する高効率ELを青~赤色の可視領域に渡り実現することができる。OLEDの実用化に向けては、高効率化のみならず素子耐久性の確保が重要な技術課題であるが、TADF-OLED、特に青色TADF-OLEDの素子耐久性には多くの課題が残されている。このような状況を鑑み、本研究では、新奇分子骨格の探索および物性・素子評価を通し、これらの課題を克服可能な分子の創製を目的として研究を推進している。
    TADF特性は一般的に小さな三重項励起状態と一重項励起状態間のエネルギー差:Delta ESTを実現することにより発現する。そのため広く受け入れられている分子デザインの指針は、電子ドナー(D)と電子アクセプター(A)基を一分子中に含む化合物設計であり、それらはある化学結合を介して電荷移動(CT)励起状態を形成することができ、高効率なTADFを発することが可能となる。しかし化学結合を介したCT励起状態の形成では、完全なCT状態を達成することは困難であり、究極的に小さなDelta ESTを得ることはできない。そこでH30年度は化学結合を介さないCT励起状態の形成を実現するため、DおよびA基が空間的に分離されたスルースペース(Through-space; TS)型TADF分子を新たに合成するとともに、その詳細な光物性について検討を実施した。その結果、dithia[3.3]paracyclophane基を介してDとA基がCT励起状態を形成可能であり、そのDelta ESTは50meV以下と極めて小さな値を示すことを見出した。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 九州大学, 17H01232
  • 耐環境性を有する有機EL素子の創成
    科学研究費助成事業
    2016年 - 2018年
    中野谷 一
    本研究では有機EL素子に用いられる低仕事関数電極における腐食性に着目し、耐環境性の高い低仕事関数電極材料の開発を目指し研究を実施した。結果、マグネシウム元素を母材とし、カルシウムとアルミニウムを少量添加したMg-Ca-Al合金を開発し、それを有機EL素子用陰極電極として利用することで、当初の研究目標であった「耐環境性を有する有機EL素子」を創出することに成功した。本研究の成果は、有機EL産業への汎用的な適用が可能である技術と考えられ、社会的にも大きな波及効果が期待され、大きな成果が得られたものと考える。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 九州大学, 研究代表者, 競争的資金, 16K21211
  • 内部量子効率100%を示す蛍光性有機EL素子の創成
    科学研究費助成事業
    2014年 - 2016年
    中野谷 一
    熱活性化遅延蛍光(TADF)材料をドナー分子、蛍光材料をアクセプター分子とすることで、電流励起によりTADF分子上で生成した全ての励起子を蛍光分子へとエネルギー移動させ、内部量子効率100%で発光する有機EL素子を実現した。本手法を用いることで、蛍光材料を発光中心とする有機EL素子においても、リン光素子と同様に理論限界に達するEL効率が実現可能であり、さらに、素子の耐久性も大幅に改善することを見出した。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 九州大学, 研究代表者, 競争的資金, 26810110

産業財産権

社会貢献活動

  • 有機エレクトロニクスに関する講演「有機EL、遅延蛍光、励起状態ダイナミクス」               
    2017年11月
    その他
    セミナー・ワークショップ
    一般社団法人 有機エレクトロニクス材料研究会(JOEM)
    九州大学
  • 講演:「基礎研究が切り拓く未来のプラスチックエレクトロニクス」               
    2017年10月
    その他
    セミナー・ワークショップ
    都道府県指定都市教育センター所長協議会化学分科会
    福岡
  • 出前講座               
    2015年06月
    その他
    セミナー・ワークショップ
    福岡県立戸畑高等学校

学術貢献活動

  • 4th International TADF Workshop               
    2019年08月19日 - 2019年08月20日
    その他
    大会・シンポジウム等
    Fukuoka Japan, [国際学術貢献]
  • 有機EL討論会第28回例会               
    2019年06月13日 - 2019年06月14日
    その他
    大会・シンポジウム等
    東京国際交流館「国際交流会議場」 Japan, [国際学術貢献にあたらない]
  • 有機EL討論会第25回例会               
    2017年11月16日 - 2017年11月17日
    その他
    大会・シンポジウム等
    北海道大学 Japan, [国際学術貢献にあたらない]
  • 第78回応用物理学会秋季学術講演会               
    2017年09月05日 - 2017年09月08日
    その他
    大会・シンポジウム等
    福岡国際会議場 Japan, [国際学術貢献にあたらない]
  • 有機EL討論会第24回例会               
    2017年06月15日 - 2017年06月16日
    その他
    大会・シンポジウム等
    NHK放送技術研究所内技研ホール Japan, [国際学術貢献にあたらない]
  • 第64回応用物理学会春季学術講演会               
    2017年03月14日 - 2017年03月17日
    その他
    大会・シンポジウム等
    Japan, [国際学術貢献にあたらない]
  • 有機EL討論会第23回例会               
    2016年11月17日 - 2016年11月18日
    その他
    大会・シンポジウム等
    Japan, [国際学術貢献にあたらない]
  • 第77回応用物理学会秋季学術講演会               
    2016年09月13日 - 2016年09月16日
    その他
    大会・シンポジウム等
    Japan, [国際学術貢献にあたらない]
  • 応用物理学会               
    2015年09月13日 - 2015年09月16日
    その他
    大会・シンポジウム等
    名古屋 Japan, [国際学術貢献にあたらない]
  • 有機EL討論会第20回例会               
    2015年06月18日 - 2015年06月19日
    その他
    大会・シンポジウム等
    Japan, [国際学術貢献にあたらない]