遅延・二色発光を示す異性体臭化インジウム単結晶を開発
～将来の発光デバイスやディスプレイへの応用に期待～
（ポイント）
・遅延発光及び二色発光を示す有機–無機ハイブリッド型の臭化インジウム単結晶の開発に成功。
・緑色と黄色の発光の起源が異性体のような構造関係にあることを解明。
・次世代の発光デバイスやディスプレイへの応用に期待。
（概要説明）
北海道大学電子科学研究所のヴァスデヴァン・ピライ・ビジュ教授と岡本拓也助教らの研究グループは、熊本大学大学院先端科学研究部の高橋仁徳准教授らとともに、遅延発光*1と二色発光*2の両方を示す有機–無機ハイブリッド*3型の臭化インジウム単結晶の開発に成功しました。
発光材料はLEDやディスプレイなどに幅広く利用され、発光の色やその持続時間は材料中の電子の動きや原子との相互作用によって決まります。近年、有機–無機ハイブリッド材料、特にハイブリッド金属ハライド*4が注目されています。鉛などの有害な金属を用いた材料の代替として、構造の自由度が高く安全なインジウムのハイブリッド材料への関心が高まっていますが、複数の発光特性を同時に制御する例はまだ十分には報告されていません。
本研究では同じ化学組成を持ちながら異なる結晶構造を示す、いわば異性体*5のような関係にある結晶が、それぞれ緑色及び黄色の発光を示すことを明らかにしました。さらに、時間分解発光測定*6により、緑色発光は速い励起子再結合*7によるものであり、黄色発光は遅れて光る自己束縛*8型の励起子再結合に由来することを明らかにしました。本成果は、原子レベルの構造制御によって発光の色と持続時間を同時に制御できることを示したもので、安全で高機能な次世代の光材料の開発につながると期待されます。
なお、本研究成果は、2026年1月29日（木）に英国王立化学会（Royal Society of Chemistry）のMaterials Horizons誌に早期オンライン公開されました。
（今後への期待）
本研究で開発した有機–無機ハイブリッド型の臭化インジウム単結晶における遅延発光及び二色発光の発見は、光センシングや時間分解分光における信号対雑音比の向上や、より簡易な構造の白色光源及び色可変LEDの設計、そして光デバイス分野における新しい機能性材料開発に寄与します。
本研究で得られた有機–無機ハイブリッド型の臭化インジウム単結晶の構造及び光物性に関する知見は、多機能なハロゲン化金属材料設計の指針になり得ます。同一の化学組成で異なる結晶構造を持つ異性体というコンセプトを活用することで、より多色な発光や遅延発光、そして強い光と物質の相互作用を示す材料設計が可能になります。
（謝辞）
本研究はJSPS科研費JP23H01781の助成を受けたものです。
(用語解説)
＊1 遅延発光 … 光励起をしたのち、励起状態が長時間持続したのち励起子再結合によって光が遅れて放出される現象。
＊2 二色発光（Dual emission） … 同じ化学組成の物質から、構造の違いや外部環境の影響により異なる波長（色）の発光が同時に観測される現象。
＊3 有機–無機ハイブリッド … 安定で丈夫な無機材料と化学設計の自由度が高い有機分子を組み合わせた材料。
＊4 ハイブリッド金属ハライド … ハロゲン元素（塩素や臭素など）、金属元素、有機分子からなる有機–無機ハイブリッド材料。
＊5 異性体 … 分子式が同じでありながら化学構造が異なる物質同士のこと。
＊6 時間分解発光測定 … 試料に非常に短い時間（~10-12秒程度）だけ光を照射して発光強度の時間変化を測定する手法。
＊7 励起子再結合 … 光励起によって生成された励起子（電子と正孔）が再び結合する現象。
＊8 自己束縛 … 光励起によって結晶格子が局所的に大きく歪み、励起子が特定の場所に局在する現象。
＊9 0次元のハロゲン化金属 … ハロゲン元素と金属元素が結合して独立した小さな分子の集団を形成し、結晶内ではその集団同士がつながらず独立して存在する構造。
（論文情報）
論文名 Isomeric organic-inorganic indium bromide single crystals with delayed and dual colour emission（遅延発光及び二色発光を示す異性体の有機-無機臭化インジウム単結晶）
著者名 Haichao Zhou 1、高橋仁徳2、岡本拓也1、3、Jianguo Pan4、Vasudevanpillai Biju1、3（1北海道大学大学院環境科学院、2熊本大学大学院先端科学研究部、3北海道大学電子科学研究所、4寧波大学材料科学・化学工学学院）
雑誌名 Materials Horizons（材料科学の専門誌）
ＤＯＩ 10.1039/D5MH02322J
公表日 2026年1月29日（木）（オンライン公開）
【詳細】 プレスリリース（PDF1230KB）
(お問い合わせ先)
熊本大学総務部総務課広報戦略室
電話：096-342-3271
e-mail：sos-koho※jimu.kumamoto-u.ac.jp
（※を@に置き換えてください）
すべての画像
