早大ら,有機分子集合体で近赤外光を吸収

早稲田大学と愛知工業大学の研究グループは,有機分子集合体であるトリオキソトリアンギュレン(TOT)の結晶が,近赤外光を強く吸収することを発見した。また,独自の手法に基づく量子化学計算を実行し,光吸収のメカニズムを解明した(ニュースリリース)。

センサーや光通信などの電子デバイスの材料として,近赤外光を吸収する有機分子が注目を集めている。有機分子からなる材料は軽量で柔軟性があるなどの利点があるが,通常は波長が短い紫外線や可視光線しか吸収できない。

近赤外領域まで吸収波長を伸ばすためには,分子を大きくしたり,特殊な置換基を加えたりする必要があった。しかし,これらの方法では分子の合成が困難であり,デバイスの作製や機能の制御も難しいという問題があった。

今回の研究では,TOTに置換基を導入した2種類の誘導体を設計・合成し,この誘導体の結晶が近赤外光を強く吸収することを発見した。さらに,この結晶構造から抽出した積層構造に対して量子化学計算を行ない,TOTが持つ電子が分子間で強く相互作用することにより,近赤外光の吸収が起こることを明らかにした。

この研究で実現された有機分子集合体の近赤外光吸収は,有機中性ラジカルが持つ奇数個の電子に由来する新しいメカニズムに基づいている。この成果を応用することで,近赤外光を用いた太陽電池やセンサー,医療分野における検査技術の開発への貢献が期待される。また,量子化学計算を用いた有機電子材料の設計や開発が,今後さらに盛んになると期待されるとしている。

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