JP5084204B2 - 発光素子及び高分子混合金属錯体 - Google Patents
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Description
(1)発光波長(発光スペクトル)
(2)発光寿命
(3)安定性
である。
一般式(1)で示される錯体として好ましいのは、下記一般式(3)で表される錯体であり、より好ましくは下記一般式(4)で表される錯体である。
(1)発光ピーク波長すなわち発光色を変化
(2)ブロードな発光スペクトルにすることが可能で混色あるいは白色発光を得る
(3)高分子単一金属錯体より、高分子混合金属錯体が高発光効率を示す。
2.励起光源により励起状態を形成するフォトルミネッセンス素子
3.電子線により励起状態を形成するカソードルミネッセンス素子
がある。
構造式101に示した高分子混合金属錯体で、金属MがCu(x)Ag(1−x)の混合金属で、ハロゲン原子Xがヨウ素である実施例である。
(1)x=0.5[{(Cu0.5Ag0.5)2I2(PPh3)2}(bpy)]n
AgI(12.4mg,0.053mmol)、PPh3(28.5mg,0.109mmol)をDMF32mlに溶解する。
AgI(9.3mg,0.040mmol)、CuI(2.0mg,0.011mmol)、PPh3(26.7mg,0.102mmol)をDMF/CH3CN混合溶液(32ml:8ml)に溶解する。その溶液を、bpy(23.9mg,0.153mmol)をCH3CN約1mlに溶かしておいた溶液に加え、遮光下で静置する。二日後に黄色結晶が生成する。収量:16.3mg。
AgI(10.0mg,0.043mmol)、PPh3(23.2mg,0.089 mmol)をDMF30mlに溶解する。
AgI(10.0mg,0.043mmol)、PPh3(23.2mg,0.089mmol)をDMF30mlに溶解する。
AgI(10.0mg,0.043mmol)、PPh3(23.2mg,0.089mmol)をDMF30mlに溶解する。
AgI(10.0mg,0.043mmol)、PPh3(23.2mg,0.089mmol)をDMF30mlに溶解する。
得られた混合金属錯体の元素分析の結果を以下に示した。測定は元素分析装置(Elementar社製元素分析装置VarioEL CHNOS)で行った。計算値(Calcd.)と実測値(Obs.)は良く一致し、反応当量比に応じて錯体中のCuとAgの比が決まることが示された。
混合金属錯体は、単結晶として得られたため、X線単結晶構造解析により分子構造の決定を行った。銅単一錯体と銀単一錯体は同形の結晶であったが、混合金属錯体も同形結晶であり、単一金属錯体と同じくbpyで{M2I2(PPh3)2}単位が架橋された鎖状構造をとる。単結晶構造解析では、銀イオンと銅イオンの見分けはつかず、金属イオンが結晶中で統計的に分布していることが明らかとなった。図1にx=0.5の時のオルテップ図を示した。
図2に銅と銀の混合比に対する発光スペクトルを示した。発光スペクトルを混合比に応じて変化させることができた。混合金属錯体の発光スペクトルは銀単一錯体と銅単一錯体の重ね合わせで説明できる形状を示した。銅の比率が増加するにつれ混合金属錯体の発光スペクトルは銀錯体の成分が減少し、銅錯体の成分が増加する。混合金属錯体の発光スペクトルは銅の量に敏感であり、銅の比率が0.004で発光スペクトルは銅錯体のものと一致する。
発光寿命と、発光極大波長及び発光量子収率を、以下に示した。励起光としてはNd−YAG Laser(Continuum,SureliteII)の第3高調波355nm(半値幅7ns)を用いた。検出器としては、スペクトル測定にはマルチチャンネル光検出器(浜松フォトニクス、PMA11)を、寿命測定にはストリークスカメラ(浜松フォトニクス、C4334)を用いた。固体粉末状態の測定を行った。
構造式101に示した高分子混合金属錯体で、金属MがCu(x)Ag(1−x)の混合金属で、ハロゲン原子Xが臭素である実施例である。
x=0.5、0.004、0.0025、0.002、0.001、0.0005を合成した。代表例として、x=0.004の場合の合成法を挙げる。
AgBr(10.0mg,0.053mmol)、PPh3(28.0mg,0.107mmol)をDMF30mlに溶解する。
<化合物同定>
実施例1と同様にして測定した混合金属錯体の元素分析の結果を以下に示した。計算値(Calcd.)と実測値(Obs.)は良く一致し、反応当量比に応じて錯体中のCuとAgの比が決まることが示された。
混合金属錯体は、単結晶として得られたため、X線単結晶構造解析により分子構造の決定を行った。実施例1と同じく銅単一錯体と銀単一錯体は同形の結晶であったが、混合金属錯体も同形結晶であり、単一金属錯体と同じくbpyで{M2I2(PPh3)2}単位が架橋された鎖状構造をとる。x=0.5の時のORTEP図を図3に示した。単結晶構造解析では、銀イオンと銅イオンの見分けはつかず、金属イオンが結晶中で統計的に分布していることが明らかとなった。
図4に銅と銀の混合比に対する発光スペクトルを示した。実施例1と比較すると、同じ混合比であっても、銅錯体の発光に由来する発光バンドが長波長化していることがわかった。図2に示した発光スペクトルと同様、本実施例の発光スペクトルに関しても混合比に応じて変化させることができた。混合金属錯体の発光スペクトルは銀単一錯体と銅単一錯体の重ね合わせで説明できる。銅の比率が増加するにつれ混合金属錯体の発光スペクトルは銀錯体の成分が減少し、銅錯体の成分が増加する。混合金属錯体の発光スペクトルは銅の量に敏感であり、銅の比率が0.004で発光スペクトルは銅錯体のものと一致する。
発光極大波長及び発光量子収率を以下に示した。単一金属錯体は0.4程度の量子収率を示したが、混合金属錯体は0.5程度の量子収率を示し、混合金属化することにより実施例1と同じく、量子収率が増大する系であることが示された。
構造式401に示した高分子混合金属錯体で、金属MがCu(x)Ag(1−x)の混合金属である実施例である。
[CuxAg1-x(PPh3)2(DMcTH)]n
銅(I)DMcT錯体と銀(I)DMcT錯体で同組成の化合物が得られていることを応用し、二つの金属(I)イオンが混合して存在する同形の錯体の合成を行なった。
実施例1と同様にして測定した混合金属錯体の元素分析の結果を以下に示した。計算値(Calcd.)と実測値(Obs.)は良く一致し、反応当量比に応じて錯体中のCuとAgの比が決まることが示された。
全ての化合物は単結晶として得られた。これらの結晶構造を単結晶X線回折装置(AFC−7SまたはAFC−8RとMercury CCD検出器を組み合わせたシステム)を用いて決定した。全ての結晶は同型であり、銅と銀は結晶学的に等価なサイトに統計的に分布することがわかった。{M(I)(PPh3)2}(M=Ag,Cu)単位が一価のアニオンDMcTH―により架橋された、一次元無限鎖状構造を取ることが明らかとなった。x=0.1における高分子混合金属錯体のオルテップ図を図5に示した。
x=0,0.1,0.3,1の化合物の発光スペクトルを図6に示した。実施例1,2同様、それぞれ単一錯体の重ね合わせと考えられる発光スペクトルが観測された。銅、銀比率を変化させることにより、化合物の発光スペクトルを変化させ、発光色を制御できることが分かった。
構造式401に示した高分子混合金属錯体で、金属MがAu(x)Ag(1−x)の混合金属である実施例である。
(1)[Au0.1Ag0.9(PPh3)2(DMcTH)]n
金の分子性錯体[Au(PPh3)2(DMcTH)](29.1mg,0.03mmol)とAgNO3(5.7mg,0.03mmol)をDMF(30ml)に溶解した。PPh3(26.9mg,0.10mmol)をDMF(5ml)に溶解し滴下した。続いて、DMcTH2(6.1mg,0.03mmol)をDMF(5ml)に溶解し滴下した。無色の反応溶液から、淡い黄色の結晶が得られた。収量:12.3mg。
AgNO3(3.5mg,0.02mmol)をDMF(5ml)に溶解した。PPh3(12.2mg,0.05mmol)をDMF(5ml)に溶解し滴下した。続いて、DMcTH2(3.1mg,0.02mmol)をDMF(5ml)に溶解し滴下した。これを金の分子性錯体[Au(PPh3)2(DMcTH)](35.9mg,0.04mmol)のアセトン溶液に滴下した。これをエバポレーターで5ml程度に濃縮した。この溶液から黄色結晶が得られた。収量:20.2mg。
それぞれの化合物について元素分析を行った。
Calcd;C57.73,H:3.95,N:3.54
Obs.;C57.74,H:3.92,N:3.61
[Au0.3Ag0.7(PPh3)2(DMcTH)]n
Calcd;C56.46,H:3.87,N:3.47
Obs.;C56.50,H:4.10,N:3.68
全ての化合物は単結晶として得られた。これらの結晶構造を実施例3と同様に決定した。全ての結晶は同型であり、金と銀は結晶学的に等価なサイトに統計的に分布することがわかった。{M(I)(PPh3)2}(M=Au,Ag)単位が一価のアニオンDMcTH―により架橋された、一次元無限鎖状構造を取ることが明らかとなった。x=0.3における高分子混合金属錯体のオルテップ図を図7に示した。
x=0,0.1,0.3,1の化合物の発光スペクトルを図8に示した。実施例1,2同様、それぞれ単一錯体の重ね合わせと考えられる発光スペクトルが観測された。金、銀比率を変化させることにより、化合物の発光スペクトルを変化させ、発光色を制御できることが分かった。
実施例1で合成した高分子混合金属錯体(X=0,0.0005,0.002,0.004)それぞれを乳鉢ですり潰して粒径を小さくした後、1mgを100ccに攪拌して分散した。別に1mgのポリメチルメタクリレートをクロロホルム100ccに溶かし、その溶液を1:1で混合して洗浄したガラス基板上に滴下して通常環境下で1h乾燥した。
高分子混合金属錯体として、実施例3で合成した高分子混合金属錯体(x=0.1)を用いる以外は実施例5と同様にして薄膜を形成した。
Claims (3)
- 下記一般式(4)で表される高分子混合金属錯体を発光材料として用いることを特徴とする発光素子。
PR 3 はPが配位原子である3級フォスフィンであり、下記構造式(5)に示すものから選ばれる。
Xはハロゲン原子Cl、BrまたはIから選ばれる。
N−A−Nは、下記構造式(6)から選ばれる。
x1、y1及びz1は繰り返し構造の数を示し、繰り返し構造の配列は規則的であっても不規則であっても良い。50<(x1+y1+z1)<1000000である。] - 下記一般式(4)で表されることを特徴とする高分子混合金属錯体。
PR 3 はPが配位原子である3級フォスフィンであり、下記構造式(5)に示すものから選ばれる。
Xはハロゲン原子Cl、BrまたはIから選ばれる。
N−A−Nは、下記構造式(6)から選ばれる。
x1、y1及びz1は繰り返し構造の数を示し、繰り返し構造の配列は規則的であっても不規則であっても良い。50<(x1+y1+z1)<1000000である。] - 請求項2に記載の高分子混合金属錯体を用いることを特徴とする発光材料。
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