安定な有機ラジカル発光分子の理論内部量子効率は100％に達する可能性がありますが、現在のところ優れた発光特性を持つラジカル分子は非常に限られており、構造と発光効率の間の構造活性相関はさらに明確にする必要があります。本稿では、化学構造が非常に類似しているが発光効率に著しい差がある2つのラジカル分子TTM-1Cz［（4-N-カルバゾリル-2,6-ジクロロフェニル）ビス（2,4,6-トリクロロフェニル）メチル］およびTTM-DACz（トリス-2,4,6-トリクロロフェニルメチル-1,5-ジアザ-カルバゾール）を研究対象として選び、時間依存密度汎関数理論と極性連続媒体モデルを組み合わせて、両者の吸収スペクトル、発光スペクトル、第一励起状態（The First Excited State、D₁）バリア、電子-正孔軌道の空間重なり、放射および非放射速度などを体系的に比較し、分子レベルで発光効率の差異の微視的物理メカニズムを明らかにすることを目的としました。計算結果は、両分子のD₁状態がともに電荷移動特性を有していることを示しました。窒素原子の置換はTTM-DACzのD₁状態バリアを著しく上昇させ、ドナー-アクセプター間の二面角のねじれを効果的に制限し、励起状態でより共平面の分子構造を維持させました。より平坦な構造はTTM-DACzの電子と正孔軌道の空間的重なりを強化し、その放射遷移速度の向上を促進します。さらに、ねじれ時間の推定ではTTM-DACzのねじれ緩和時間は約19 nsであり、TTM-1Czは約1.7 psであり、超高速のねじれ緩和はTTM-1Czに効率的な非放射エネルギー散逸経路を提供します。定量計算により、TTM-DACzの放射速度（2.81 × 10⁷ s⁻¹）はTTM-1Cz（1.70 × 10⁷ s⁻¹）より高く、非放射速度（6.94 × 10⁶ s⁻¹）は後者（5.72 × 10⁷ s⁻¹）より著しく低いことが示され、両者の光励起量子収率はそれぞれ80.2％と22.9％であり、約3.5倍の差があります。本研究は、窒素原子の置換によってD₁状態のバリアと分子構造が制御され、放射速度を協調的に高め、非放射緩和を抑制する微視的メカニズムを明らかにし、高効率な有機ラジカル発光材料の分子設計への理論的指針を提供します。

有機ラジカル分子;光励起量子収率;光物理プロセス;密度汎関数理論