本学 理工学部 理工学科 物質生命科学系　脇川祐介 准教授、可知一馬（当時）と新潟大学 生駒忠昭　教授が、一重項励起子分裂（Singlet Fission: SF）において生成される三重項対（TT対）のダイナミクスが、ルブレン結晶の大きさによって大きく変化することを明らかにしました。本研究成果は、J. Chem. Phys.誌に掲載されました。

SFは、光によって生成した一重項励起子（S）が二つの三重項励起子（T）へと変換される現象であり、有機太陽電池の高効率化や量子技術への応用が期待されています。しかし、その反応効率を左右する三重項対の振る舞いには未解明な点が多く残されていました。本研究では、微小結晶を含む薄膜からミリメートルサイズの単結晶まで、異なる結晶サイズを有するルブレン試料を作製し、磁場による蛍光変化（磁気発光効果）の測定と理論計算を組み合わせて解析しました。その結果、結晶サイズが大きくなるほど三重項対が結晶内を移動して解離しやすくなり、寿命が短くなることを見いだしました。また、単結晶では三重項励起子が結晶内部へ効率よく拡散し、薄膜とは異なる輸送特性を示すことも明らかとなりました。本研究で得られた知見は、結晶サイズや結晶形態を制御することで、一重項励起子分裂における三重項対の寿命やスピン状態を自在に制御できる可能性を示すものです。これらの成果は、次世代有機太陽電池、磁気センサ、量子デバイスなどの高性能化に向けた材料設計指針として活用されることが期待されます。