九州大学の研究グループは，近赤外レーザーによって光る新しい有機分子を開発し，それを有機EL（OLED）としても高効率に発光させることに成功した（ニュースリリース）。
OLEDはスマートフォンやテレビなどに使われる発光デバイスで，より高性能化を目指して，熱活性化遅延蛍光（TADF）という技術が注目されている。
TADFは，これまで発光に使えなかった三重項励起子というエネルギーを，熱の力で一重項励起子に変換し，全てのエネルギーを光に変えることができるため，理論上100％の発光効率が可能になる。
またTADFのもう一つの特長は，発光時間が長い。特に2光子吸収という近赤外光を使った観察技術と組み合わせることで，体の深部まで高感度に観察できる分子の開発が注目されている。しかし，TADFと2光子吸収はそれぞれ求められる分子の設計が正反対で，両立は非常に難しいとされてきた。
研究グループは，電子受容性に優れたトリアジン（TRZ）骨格に着目し，これに電子供与性のカルバゾール（Cz）基を組み合わせた新規ドナーアクセプター分子（CzTRZCN）を設計・合成した。
さらに，量子化学計算によって励起状態の電子分布や遷移双極子モーメントの変化を詳細に解析した結果，この分子は吸収時には適度な局在励起（LE）成分を保持し，発光時には電荷移動（CT）成分を強く示すことが明らかとなった。
また，類似構造を持つ従来のTADF材料であるPXZ-TRZと比較したところ，ドナーとアクセプター間に大きなねじれ角を有しており，そのため遷移双極子モーメントが著しく小さく，結果として2光子吸収断面積も大幅に低下していることが確認された。一方，CzTRZCNは遷移双極子モーメントを高く保っており，その結果，2光子吸収断面積として200GMという大きな値を示した。
これらの結果から，電子求引性の高いトリアジン構造を活用することで，大きなねじれ構造を導入することなく，TADFと2光子吸収の両特性を両立させる分子設計が可能であることを実証した。さらに，CzTRZCNを用いた近赤外2光子励起実験では，700～900nm付近の近赤外レーザーによってこの分子が2光子吸収を起こし，明るい発光を示すことを確認した。
また，この分子を有機EL素子に応用したところ，13.5%という高い外部量子効率（EQE）を達成し，従来の蛍光材料を基盤としたOLEDのEQEを上回る結果が得られた。
研究グループは，この成果は，近年注目されている医療用蛍光プローブやがんの高精度診断といった応用にも適しており，今後の医療現場での活用が期待されるとしている。
