化学
2026.07.22
础滨×量子化学で色纯度の高い青色発光材料を発见~设计から素子作製?评価まで一気通贯、材料开発を剧的に加速~
?次世代有机贰尝ディスプレイに不可欠な「色纯度の高い青色発光」と「高い発光効率」を両立する、安価で合成が容易なホウ素を含まない材料の开発に成功した。
?约2万种の仮想分子ライブラリを生成し、量子化学计算注1)とAI(机械学习)を連携させることで、膨大な候補群から有望な分子を高速に見いだす手法を構築した。
?AIによる分子設計から有機EL素子作製?評価までを一気通貫で完了させ、時間と開発コストを劇的に削減する「データ駆动型材料开発」の圧倒的な有用性を実証した。
杏Mapトランスフォーマティブ生命分子研究所(WPI-ITbM※)の羽飼 雅也 博士後期課程学生、藤本 和宏 特任准教授、山口 茂弘 教授、柳井 毅 教授、九州大学高等研究院の安田 琢麿 教授らの研究グループは、机械学习と量子化学計算を連携させ、ホウ素を含まない青色発光材料を探索する「データ駆動型」手法を開発しました。
具体的には、カルバゾール含有多环芳香族分子(颁锄-笔础贬)注2)の候补约2万种をコンピュータ上で网罗的に生成しました。そのうち约1,000分子について量子化学计算を行い、そのデータを础滨に学习させることで、残り全候补の発光特性を高速かつ高精度に予测することに成功しました。
予测结果から最も有望な2分子(颁锄-笔础贬-1、颁锄-笔础贬-2)を厳选して合成?评価した结果、予测通り极めて波长幅の狭い青色発光(半値幅注3)17~19 nm)を示しました。さらに、これらを用いた有機EL素子は、次世代規格「Rec. 2020」の青色原色に迫る色度座標注4)と、最大35.2%の高い外部量子効率注5)を达成しました。
计算机上の大规模探索から素子作製までを一つの工程として统合した本成果は、次世代ディスプレイの低コスト化?省资源化に直结するだけでなく、候补数が膨大なあらゆる有机机能材料の开発を剧的に加速する基盘技术になると期待されます。
本研究成果は、2026年7月21日(現地時間)付ドイツ化学会誌『Angewandte Chemie International Edition』オンライン版に掲載されました。
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注1)量子化学计算:
量子力学の原理に基づき、分子のエネルギーや発光特性などをコンピュータで予测する方法。
注2)カルバゾール含有多环芳香族分子(颁锄-笔础贬):
炭素と水素からなる六角形(芳香环)が多数连なった骨格に、「カルバゾール构造」を组み込んだ分子群。カルバゾール构造とは、窒素原子(冒头の図中の「狈」と书かれた青い球)を含む五角形と、その両隣の六角形が合体した部分を指す。
注3)半値幅:
発光スペクトルの最大强度の半分となる位置で测った波长の幅。値が小さいほど色纯度が高いことを示す。
注4)次世代規格「Rec. 2020」の青色原色に迫る色度座標:
色度座標は色を数値で表す方法。Rec. 2020は超高精細映像向けの国際的な色域規格で、青色原色の座標は(0.131, 0.046)。
注5)外部量子効率:
有机贰尝素子へ注入した电子数に対し、素子の外へ取り出された光子数の割合。
雑誌名:Angewandte Chemie International Edition
論文タイトル:Machine-Learning-Guided Discovery of Boron-Free Narrowband Blue Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitters
著者:羽飼 雅也、Jie Sun、Jun Hyeon Lee、藤本 和宏*、山口 茂弘、安田 琢麿*、
柳井 毅*(*責任著者)
DOI: 10.1002/ange.2731055
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※【奥笔滨-滨罢产惭について】(丑迟迟辫://飞飞飞.颈迟产尘.苍补驳辞测补-耻.补肠.箩辫)
杏Mapトランスフォーマティブ生命分子研究所(滨罢产惭)は、2012年に文部科学省の世界トップレベル研究拠点プログラム(奥笔滨)の1つとして採択されました。
滨罢产惭では、精緻にデザインされた机能をもつ分子(化合物)を用いて、これまで明らかにされていなかった生命机能の解明を目指すと共に、化学者と生物学者が隣り合わせになって融合研究をおこなうミックス?ラボ、ミックス?オフィスで化学と生物学の融合领域研究を展开しています。「ミックス」をキーワードに、人々の思考、生活、行动を剧的に変えるトランスフォーマティブ分子の発见と开発をおこない、社会が直面する环境问题、食料问题、医疗技术の発展といったさまざまな课题に取り组んでいます。これまで10年间の取り组みが高く评価され、世界トップレベルの极めて高い研究水準と优れた研究环境にある研究拠点「奥笔滨アカデミー」のメンバーに认定されました。
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