化学物質発光評価方法及びその方法を実行する化学物質発光評価装置
【課題】 化学物質の発光を短時間で容易に評価することができる化学物質発光評価方法を提供する。
【解決手段】 第一の化学物質に電荷を注入することにより、ラジカルカチオンである第二の化学物質に変化させる第一変化ステップと、ラジカルカチオンである第二の化学物質に電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質に変化させる第二変化ステップと、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質が、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質に変化する際に発光した光を検出する測定ステップとを含む化学物質発光評価方法であって、第一変化ステップにおいて、第一の化学物質をチューブに入れるとともに、第一の化学物質が入れられたチューブにＸ線を照射することで、第一の化学物質に電荷を注入することを特徴とする。
【解決手段】 第一の化学物質に電荷を注入することにより、ラジカルカチオンである第二の化学物質に変化させる第一変化ステップと、ラジカルカチオンである第二の化学物質に電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質に変化させる第二変化ステップと、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質が、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質に変化する際に発光した光を検出する測定ステップとを含む化学物質発光評価方法であって、第一変化ステップにおいて、第一の化学物質をチューブに入れるとともに、第一の化学物質が入れられたチューブにＸ線を照射することで、第一の化学物質に電荷を注入することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学物質の発光を評価する化学物質発光評価方法及びその方法を実行する化学物質発光評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子は、例えば、白熱ランプ、ガス充填ランプ等の代替えとして、大面積ソリッドステート光源用途に注目されており、また、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）分野における液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に置き換わる最有力の自発光ディスプレイとしても注目されている。特に、素子材料が有機材料によって構成されている有機ＥＬ素子は、低消費電力型のＦＰＤとして製品化が進んできている。
しかし、有機ＥＬ素子について、これまで精力的に研究が行われてきたが、発光効率が低いので、フルカラーディスプレイを構築する上で、障害となっている。
【０００３】
このような問題を解決する一つの手段として、励起三重項からのりん光を利用する有機ＥＬ素子の検討がなされている。励起三重項からのりん光を利用できれば、励起一重項からの蛍光を利用した場合に比べ原理的に少なくとも３倍の発光量子収率が期待できる。さらに、エネルギー的に高い励起一重項からのエネルギー的に低い励起三重項への項間交差による励起子の利用も考え合わせると、原理的には蛍光のみを利用した場合の２５％の発光量子収率に比べ４倍、すなわち１００％の発光量子収率が利用できる。
【０００４】
そこで、励起三重項からのりん光を利用する有機ＥＬ素子が開示されている（例えば、特許文献１参照）。図２は、有機ＥＬ素子の発光方法の一例を説明するための図である。
第一の化学物質「化合物１」に電荷を注入することにより、「化合物１＋」を経てラジカルカチオンである第二の化学物質「化合物２＋」に変化させ、その後、第二の化学物質「化合物２＋」に電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造（励起三重項）を有する第三の化学物質「化合物２＊」に変化させ、さらに、第三の化学物質「化合物２＊」が、基底ビラジカル構造（基底三重項）を有する第四の化学物質「化合物２」に変化する際に、光を発光させている。
なお、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質「化合物２」は、第一の化学物質「化合物１」に変化することになる。つまり、発光すると、第一の化学物質「化合物１」に戻る。
【０００５】
ここで、第一の化学物質「化合物１」は、環状構造を有し、第二の化学物質「化合物２＋」と第三の化学物質「化合物２＊」と第四の化学物質「化合物２」とは、環状構造が開環した化学構造を有する。
具体的には、環状構造を有する第一の化学物質「化合物１」として、シクロプロパン、メチレンシクロプロパン、ビシクロプロパン等の小員環化合物類や、ヘキサジエン等のジオレフィン類等が挙げられる。また、小員環化合物類は、単環式であっても多環式であってもよい。
【０００６】
このような有機ＥＬ材料の発光を評価する化学物質発光評価方法では、試験体を作製することになる。図６は、試験体の一例を示す側面図である。
試験体Ｓは、膜厚１２０ｎｍのカソード（陰極）と、膜厚１００ｎｍのエレクトロルミネセント層と、アノード（陽極）と、透明基体（例えば、ガラスや透明ポリマー等）とがこの順に積層されたものである。
エレクトロルミネセント層は、例えば、８重量％の第一の化学物質「化合物１」と７７重量％のポリビニルカルバゾールと１５重量％の2-(4-ビフェニル)-5-(4-ｔ-ブチルフェニル)-1，3，4-オキサジアゾールとを含有するものである。
カソードの材料としては、例えば、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｍｇ／Ａｇ、ＬｉＦ、ＣｓＦ等の金属又は金属合金等が挙げられる。また、アノードとしては、透明基体上に、金属（例えば、Ａｕ）又は金属導電率を有する他の材料（例えば、ＩＴＯ：酸化インジウム／酸化錫）を形成したもの等が挙げられる。
【０００７】
そして、まず、第一変化ステップにおいて、第一の化学物質「化合物１」にアノードからの正孔（電荷）を注入することにより、速やかに結合開裂反応を起こすことによって第二の化学物質「化合物２＋」に変化させる。
次に、第二変化ステップにおいて、第二の化学物質「化合物２＋」にカソードからの電子（電荷）を再結合させることにより、第三の化学物質「化合物２＊」に変化させる。
次に、測定ステップにおいて、第三の化学物質「化合物２＊」が第四の化学物質「化合物２」に変化する際に発光した光を検出器（トプコン社製、商品名「ＳＲ−３」）で検出する。
その後、第三変化ステップにおいて、第四の化学物質「化合物２」が速やかに結合生成反応を起こすことによって第一の化学物質「化合物１」に変化することになる。
【０００８】
しかしながら、有機ＥＬ材料を開発するたびに、その有機ＥＬ材料の発光を評価するために、試験体Ｓを作製することは、非常に手間がかかった。
そこで、有機ＥＬ材料を開発しても試験体Ｓを作製せずに、γ線を用いて有機ＥＬ素子の発光を簡単に評価する化学物質発光評価方法がある。図７は、γ線装置の概略構成を示すブロック図である。
このような化学物質発光評価方法に使用されるγ線装置５０は、γ線を照射するγ線光源部５１と、光を検出するマルチチャンネル検出器（浜松フォトニクス社製、商品名「ＰＭＡ１１」）１２と、γ線光源部５１の設定軸（Ｘ方向）上に配置される合成石英製セル５３と、合成石英製セル５３が配置される空間を有するデュワー瓶１４ａと、γ線光源部５１とマルチチャンネル検出器と合成石英製セル５３とデュワー瓶１４ａとを内部に配置する防護壁５５と、γ線装置５０を制御する制御部６０とを備える。
【０００９】
合成石英製セル５３のＹ方向の大きさは、１．０ｃｍ以上１．５ｃｍ以下となっており、Ｘ方向の大きさは、１．０ｃｍ以上１．５ｃｍ以下となっている。
このような合成石英製セル５３の内部に、５ｍｍｏｌ／Ｌの第一の化学物質「化合物１」と溶媒とを入れて、その後、脱気している。
なお、溶媒としては、例えば、1-クロロブタン、2-メチルテトラヒドロフラン、メチルシクロヘキサン等が挙げられる。
【００１０】
デュワー瓶１４ａの空間には、液体窒素等が入れられるようになっている。これにより、デュワー瓶１４ａの空間の温度を−１９６℃以上−１９０℃以下とすることができるようになっている。
防護壁５５は、人体がγ線を浴びると非常に危険なため、鉛、鉄、コンクリート等で形成されるとともに、使用者が操作する制御部６０とは別室となるように配置されている。
制御部６０は、ＣＰＵ６１やメモリ２２を備え、さらにモニタ画面等を有する表示装置２３と、キーボードやマウス等を有する入力装置２４とが連結されている。
また、ＣＰＵ６１が処理する機能をブロック化して説明すると、入力装置２４からの信号に基づいてγ線光源部５１を制御するγ線光源部制御部６１ａと、マルチチャンネル検出器１２を制御する検出器制御部６１ｂとを有する。
【００１１】
このようなγ線装置５０によれば、使用者は、準備段階（Ｐ’）として第一の化学物質「化合物１」を入れた合成石英製セル５３をデュワー瓶１４ａを用いて液体窒素等で−１９６℃に冷却し、溶媒を凍結した後、防護壁５５の内部のγ線光源部５１の設定軸（Ｘ方向）上に配置することになる。
そして、まず、第一変化ステップ（Ａ’）において、γ線光源部制御部６１ａが第一の化学物質「化合物１」にγ線を４０時間、照射することで、電荷を注入することにより、第二の化学物質「化合物２＋」に変化させる。
次に、第二変化ステップ（Ｂ’）において、合成石英製セル５３の温度が自然に約−１４３℃に上昇することで、溶媒が溶解して、第二の化学物質「化合物２＋」に電荷を再結合させることにより、第三の化学物質「化合物２＊」に変化させる。
次に、測定ステップ（Ｃ）において、検出器制御部６１ｂが第三の化学物質「化合物２＊」が、第四の化学物質「化合物２」に変化する際に発光した光を検出する。
その後、第三変化ステップ（Ｄ）において、第四の化学物質「化合物２」が第一の化学物質「化合物１」に変化することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−６２６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述したようなγ線装置５０を用いると、試験体Ｓを作製せずに、合成石英製セル５３の内部に有機ＥＬ材料を入れるだけで評価を行え、容易に評価することができるが、γ線装置５０そのものが全国に数箇所しか存在しないため、γ線装置５０を用いて容易に評価することができないという問題点があった。
また、γ線装置５０を使用することができたとしても、１つの有機ＥＬ材料に長時間（例えば、４０時間）の照射時間が必要であるという問題点もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、本件発明者らは、上記課題を解決するために、有機ＥＬ素子の発光を評価する化学物質発光評価方法について検討を行った。
まず、γ線装置５０は全国に数箇所しか存在しないが、Ｘ線装置は各大学に数台存在しうることに注目した。しかし、Ｘ線のPhoton Energy（０．１〜１００ｋｅＶ）は、γ線のPhoton Energy（３ＭｅＶ）と比較して低い。だが、γ線はγ線光源部５１から３６０°に放射されるのに対して、Ｘ線はＸ線光源部から極めて小さな照射範囲（例えば、０．５ｃｍ２以上２．０ｃｍ２以下）に放射されることができるものがある。その結果、小さな範囲に放射されるＸ線を用いて有機ＥＬ素子の発光を評価することができる上に、小さな範囲に放射されるＸ線を用いた方が短時間（例えば、２時間）の照射時間で実施することができることを見出した。
また、小さな照射範囲（例えば、０．５ｃｍ２以上２．０ｃｍ２以下）にＸ線を放射することができるので、第一の化学物質「化合物１」を入れるための容器（合成石英製セル）の大きさを小さくすることができ、その結果、容器内の温度を均一に容易に保持することができることがわかった。これにより、小さな範囲に放射されるＸ線を用いた方が正確に実施することができることも見出した。
【００１５】
すなわち、本発明の化学物質発光評価方法は、第一の化学物質に電荷を注入することにより、ラジカルカチオンである第二の化学物質に変化させる第一変化ステップと、ラジカルカチオンである第二の化学物質に電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質に変化させる第二変化ステップと、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質が、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質に変化する際に発光した光を検出する測定ステップとを含む化学物質発光評価方法であって、前記第一変化ステップにおいて、第一の化学物質と溶媒とをチューブ内に入れるとともに、第一の化学物質が入れられたチューブに、照射面積が０．５ｃｍ２以上２．０ｃｍ２以下となるＸ線を照射することで、第一の化学物質に電荷を注入するようにしている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の化学物質発光評価方法によれば、Ｘ線を用いるので、γ線を用いるときと比較して、安全である上に、化学物質の発光を短時間で容易に評価することができる。
【００１７】
（他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明の化学物質発光評価方法は、前記第一変化ステップにおいて、第一の化学物質の濃度が、１５ｍｍｏｌ／Ｌ以上２５ｍｍｏｌ／Ｌ以下となるように、前記チューブ内に入れるようにしてもよい。
また、本発明の化学物質発光評価方法は、前記第一変化ステップでは、第一の化学物質に電荷を注入することにより、ラジカルカチオンである第二の化学物質と、ラジカルアニオンである第五の化学物質とに変化させ、前記第二変化ステップにおいて、ラジカルカチオンである第二の化学物質に、ラジカルアニオンである第五の化学物質からの電荷を再結合させるようにしてもよい。
【００１８】
また、本発明の化学物質発光評価方法は、前記第一変化ステップにおいて、前記チューブの温度を、−１９６℃以上−１９０℃以下とすることにより、溶媒を凍結し、前記第二変化ステップにおいて、前記チューブの温度を、−１４３℃以上−１３３℃以下とすることにより、溶媒を溶解させて、ラジカルカチオンである第二の化学物質に、ラジカルアニオンである第五の化学物質からの電荷を再結合させるようにしてもよい。
本発明の化学物質発光評価方法によれば、チューブの温度を制御するが、チューブの大きさを小さくすることができ、チューブの温度を正確に制御することができるので、その結果、化学物質の発光を正確に評価することができる。
また、本発明の化学物質発光評価方法は、第一の化学物質は、環状構造を有し、第二の化学物質、第三の化学物質及び第四の化学物質は、環状構造が開環した化学構造を有し、環状構造を有する第一の化学物質に電荷を注入することにより、環状構造が開環した化学構造を有する第二の化学物質に変化させる第一変化ステップと、環状構造が開環した化学構造を有する第四の化学物質が、環状構造を有する第一の化学物質に変化する第三変化ステップとを含むようにしてもよい。
【００１９】
そして、本発明の化学物質発光評価装置は、第一の化学物質に電荷を注入することにより、ラジカルカチオンである第二の化学物質に変化させる第一変化ステップと、ラジカルカチオンである第二の化学物質に電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質に変化させる第二変化ステップと、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質が、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質に変化する際に発光した光を検出する測定ステップとを含む化学物質発光評価方法を実行する化学物質発光評価装置であって、内部に第一の化学物質と溶媒とを入れるためのチューブと、第一の化学物質が入れられたチューブに、照射面積が０．５ｃｍ２以上２．０ｃｍ２以下となるＸ線を照射するＸ線光源部と、前記チューブ内の第一の化学物質からの光を検出する検出器とを備えるようにしている。
さらに、本発明の化学物質発光評価装置は、前記チューブの温度を、−１９６℃から２５℃までの温度に少なくとも調整することが可能な温度調整機構を備えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態である化学物質発光評価装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】有機ＥＬ素子の発光方法の一例を説明するための図である。
【図３】2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパンの発光方法を説明するための図である。
【図４】有機ＥＬ素子の発光方法の他の一例を説明するための図である。
【図５】蛍光スペクトルである。
【図６】試験体の一例を示す側面図である。
【図７】γ線装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態である化学物質発光評価装置の概略構成を示すブロック図である。
化学物質発光評価装置１０は、Ｘ線を照射するＸ線光源部１１と、光を検出するマルチチャンネル検出器１２と、Ｘ線光源部１１の設定軸（Ｘ方向）上に配置されるチューブ１３と、温度調整機構１４と、Ｘ線光源部１１とマルチチャンネル検出器１２とチューブ１３と温度調整機構１４とを内部に配置する防護壁１５と、化学物質発光評価装置１０全体を制御する制御部２０とを備える。
Ｘ線光源部１１は、Photon Energyが０．１〜１００ｋｅＶであるとともに、小さな照射範囲（例えば、０．５ｃｍ２以上２．０ｃｍ２以下）でＸ線を設定軸（Ｘ方向）に出射するものである。
チューブ１３の材料としては、例えば、合成石英スプラジル等が挙げられ、チューブ１３の直径は５ｍｍ以上１０ｍｍ以下となっており，Ｚ方向の長さは、１０ｃｍ以上２５ｃｍ以下となっていることが好ましい．
【００２３】
温度調整機構１４は、チューブ１３が配置される空間を有するデュワー瓶１４ａと、デュワー瓶１４ａの空間に取り付けられた熱電対１４ｂとを有する。
デュワー瓶１４ａの空間には、液体窒素等が入れられるようになっている。これにより、デュワー瓶１４ａの空間の温度を−１９６℃以上−１９０℃以下とすることができるようになっている。
熱電対１４ｂは、デュワー瓶１４ａの空間の温度を検出する。熱電対１４ｂとしては、例えば、サーミスタ等の温度に比例する抵抗温度センサ等が挙げられる。
防護壁１５は、人体がＸ線を浴びると少し危険なため、含鉛ガラス等で形成されるが、使用者が操作する制御部２０とは同室となるように配置されている。
【００２４】
制御部２０は、ＣＰＵ２１やメモリ２２を備え、さらにモニタ画面等を有する表示装置２３と、キーボードやマウス等を有する入力装置２４とが連結されている。
また、ＣＰＵ２１が処理する機能をブロック化して説明すると、入力装置２３からの信号に基づいてＸ線光源部１１を制御するＸ線光源部制御部２１ａと、マルチチャンネル検出器１２を制御する検出器制御部２１ｂとを有する。
【００２５】
ここで、本発明に係る化学物質発光評価方法は、準備段階（Ｐ）と、第一の化学物質「化合物１」を第二の化学物質「化合物２＋」に変化させる第一変化ステップ（Ａ）と、第二の化学物質「化合物２＋」を第三の化学物質「化合物２＊」に変化させる第二変化ステップ（Ｂ）と、第三の化学物質「化合物２＊」が第四の化学物質「化合物２」に変化する際に発光した光を検出する測定ステップ（Ｃ）と、第四の化学物質「化合物２」が第一の化学物質「化合物１」に変化する第三変化ステップ（Ｄ）とを含む。
なお、図２は、有機ＥＬ素子の発光方法の一例を説明するための図である。図２のような発光方法を示す第一の化学物質「化合物１」としては、シクロプロパン、メチレンシクロプロパン、ビシクロプロパン等の小員環化合物類や、ヘキサジエン等のジオレフィン類等が挙げられる。また、図３（ａ）は、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパンの発光方法を説明するための図である。
【００２６】
（Ｐ）準備段階
まず、第一の化学物質「化合物１」と溶媒とをチューブ１３に入れて、その後、脱気する。
溶媒としては、例えば、1-クロロブタン、2-メチルテトラヒドロフラン、メチルシクロヘキサン等が挙げられる。
そして、溶媒中における第一の化学物質「化合物１」の濃度は、１５ｍｍｏｌ／Ｌ以上２５ｍｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。
最後に、第一の化学物質「化合物１」と溶媒とを入れたチューブ１３をＸ線光源部１１の設定軸（Ｘ方向）上に配置されるデュワー瓶１４ａの空間に配置する。
【００２７】
（Ａ）第一変化ステップ
まず、デュワー瓶１４ａの空間に液体窒素等を入れることにより、チューブ１３の温度を−１９６℃以上−１９０℃以下とすることが好ましい。これにより、チューブ１３内の溶媒が、凍結することになる。
次に、チューブ１３内の第一の化学物質「化合物１」に、Ｘ線光源部制御部２１ａがＸ線光源部１１からのＸ線を照射することで、第一の化学物質「化合物１」に電荷を注入することにより、結合開裂反応が起こり、ラジカルカチオンである第二の化学物質「化合物２＋」と、ラジカルアニオンである第五の化学物質「化合物２−」とに変化させる。このとき、Ｘ線を照射する照射時間は、１時間以上３時間以下であることが好ましい。
【００２８】
（Ｂ）第二変化ステップ
第二の化学物質「化合物２＋」と第五の化学物質「化合物２−」と溶媒とを入れたチューブ１３の温度を、−１４３℃以上−１３３℃以下とすることで、チューブ１３内の溶媒が溶解することになり、第二の化学物質「化合物２＋」に第五の化学物質「化合物２−」からの電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質「化合物２＊」に変化させる。
【００２９】
（Ｃ）測定ステップ
励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質「化合物２＊」が、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質「化合物２」に変化する際に発光した光を、マルチチャンネル検出器１２で検出する。
（Ｄ）第三変化ステップ
基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質「化合物２」に、結合開裂反応が起こり、第一の化学物質「化合物１」に変化することになる。
【００３０】
また、図４は、有機ＥＬ素子の発光方法の他の一例を説明するための図である。図３のような発光方法を示す第一の化学物質「化合物１」としては、メチレンシクロプロパン等が挙げられる。
【００３１】
（Ｐ）準備段階
まず、第一の化学物質「化合物１」と溶媒とをチューブ１３に入れて、その後、脱気する。
最後に、第一の化学物質「化合物１」と溶媒とを入れたチューブ１３をＸ線光源部１１の設定軸（Ｘ方向）上に配置されるデュワー瓶１４ａの空間に配置する。
（Ａ）第一変化ステップ
まず、デュワー瓶１４ａの空間に液体窒素等を入れることにより、チューブ１３の温度を−１９６℃以上−１９０℃以下とすることが好ましい。
次に、チューブ１３内の第一の化学物質「化合物１」に、Ｘ線光源部制御部２１ａがＸ線光源部１１からのＸ線を照射することで、第一の化学物質「化合物１」に電荷を注入することにより、結合生成反応が起こり、ラジカルカチオンである第二の化学物質「化合物２＋」と、ラジカルアニオンである第五の化学物質「化合物２−」とに変化させる。
【００３２】
（Ｂ）第二変化ステップ
第二の化学物質「化合物２＋」と第五の化学物質「化合物２−」と溶媒とを入れたチューブ１３の温度を−１４３℃以上−１３３℃以下とすることで、チューブ１３内の溶媒が溶解することになり、第二の化学物質「化合物２＋」に第五の化学物質「化合物２−」からの電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質「化合物２＊」に変化させる。
【００３３】
（Ｃ）測定ステップ
励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質「化合物２＊」が、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質「化合物２」に変化する際に発光した光を、マルチチャンネル検出器１２で検出する。
（Ｄ）第三変化ステップ
基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質「化合物２」に、結合開裂反応が起こり、第一の化学物質「化合物１」に変化することになる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらによりなんら制限されるものではない。
＜実施例１＞化学物質発光評価装置１０による2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」の評価（図３参照）
（Ｐ）準備段階
まず、２０ｍｍｏｌ／Ｌの2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」とメチルシクロヘキサンとをチューブ１３に入れて、その後、脱気した。
最後に、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」とメチルシクロヘキサンとを入れたチューブ１３をＸ線光源部１１の設定軸（Ｘ方向）上に配置されるデュワー瓶１４ａの空間に配置した。
（Ａ）第一変化ステップ
まず、デュワー瓶１４ａの空間に液体窒素を入れることにより、チューブ１３の温度を−１９６℃とした。これにより、チューブ１３内のメチルシクロヘキサンが、凍結した。
次に、チューブ１３内の2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」に、Ｘ線光源部制御部２１ａがＸ線光源部１１からのＸ線を２時間照射することで、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」に電荷を注入することにより、結合開裂反応が起こり、ラジカルカチオンである「化合物２＋」と、ラジカルアニオンである「化合物２−」とに変化させた。
【００３５】
（Ｂ）第二変化ステップ
チューブ１３の温度を−１４３℃以上−１３３℃以下とすることで、チューブ１３内のメチルシクロヘキサンが溶解することになり、「化合物２＋」に「化合物２−」からの電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する「化合物２＊」に変化させた。
（Ｃ）測定ステップ
励起ビラジカル構造を有する「化合物２＊」が、基底ビラジカル構造を有する「化合物２」に変化する際に発光した光を、マルチチャンネル検出器１２で検出した。
（Ｄ）第三変化ステップ
基底ビラジカル構造を有する「化合物２」に、結合開裂反応が起こり、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」に変化した。
【００３６】
＜比較例１＞γ線装置５０による2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」の評価（図３参照）
（Ｐ’）準備段階
まず、５ｍｍｏｌ／Ｌの2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」とメチルシクロヘキサンとを合成石英製セル５３に入れて、その後、脱気した。
次に、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」とメチルシクロヘキサンとを入れた合成石英製セル５３をデュワー瓶１４ａを用いて液体窒素で冷却することにより、合成石英製セル５３の温度を−１９６℃とした。これにより、合成石英製セル５３内のメチルシクロヘキサンが、凍結した。
最後に、冷却した合成石英製セル５３をγ線光源部５１の設定軸（Ｘ方向）上に配置した。
（Ａ’）第一変化ステップ
合成石英製セル５３内の2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」に、γ線光源部制御部６１ａがγ線光源部５１からのγ線を４０時間照射することで、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」に電荷を注入することにより、結合開裂反応が起こり、ラジカルカチオンである「化合物２＋」と、ラジカルアニオンである「化合物２−」とに変化させた。
【００３７】
（Ｂ’）第二変化ステップ
合成石英製セル５３の温度を−１４３℃以上−１３３℃以下とすることで、合成石英製セル５３内のメチルシクロヘキサンが溶解することになり、「化合物２＋」に「化合物２−」からの電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する「化合物２＊」に変化させた。
（Ｃ）測定ステップ
励起ビラジカル構造を有する「化合物２＊」が、基底ビラジカル構造を有する「化合物２」に変化する際に発光した光を、マルチチャンネル検出器１２で検出した。
（Ｄ）第三変化ステップ
基底ビラジカル構造を有する「化合物２」に、結合開裂反応が起こり、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」に変化した。
【００３８】
＜物性評価＞蛍光スペクトル
実施例１において、マルチチャンネル検出器１２で検出した蛍光スペクトルを図５（ａ）に示す。また、比較例１において、マルチチャンネル検出器１２で検出した蛍光スペクトルを図５（ｂ）に示す。
図５（ａ）と図５（ｂ）とに示すように、実施例１及び比較例１で得られた蛍光スペクトルの波形においては、同様な結果が得られた。また、実施例１で得られた蛍光スペクトルの強度は、比較例１で得られた蛍光スペクトルの強度よりも強かった。
したがって、本発明によれば、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」の発光を短時間（２時間）で正確に評価することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、化学物質の発光を評価する化学物質発光評価方法等に利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 化学物質発光評価装置
５０ γ線装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学物質の発光を評価する化学物質発光評価方法及びその方法を実行する化学物質発光評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子は、例えば、白熱ランプ、ガス充填ランプ等の代替えとして、大面積ソリッドステート光源用途に注目されており、また、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）分野における液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に置き換わる最有力の自発光ディスプレイとしても注目されている。特に、素子材料が有機材料によって構成されている有機ＥＬ素子は、低消費電力型のＦＰＤとして製品化が進んできている。
しかし、有機ＥＬ素子について、これまで精力的に研究が行われてきたが、発光効率が低いので、フルカラーディスプレイを構築する上で、障害となっている。
【０００３】
このような問題を解決する一つの手段として、励起三重項からのりん光を利用する有機ＥＬ素子の検討がなされている。励起三重項からのりん光を利用できれば、励起一重項からの蛍光を利用した場合に比べ原理的に少なくとも３倍の発光量子収率が期待できる。さらに、エネルギー的に高い励起一重項からのエネルギー的に低い励起三重項への項間交差による励起子の利用も考え合わせると、原理的には蛍光のみを利用した場合の２５％の発光量子収率に比べ４倍、すなわち１００％の発光量子収率が利用できる。
【０００４】
そこで、励起三重項からのりん光を利用する有機ＥＬ素子が開示されている（例えば、特許文献１参照）。図２は、有機ＥＬ素子の発光方法の一例を説明するための図である。
第一の化学物質「化合物１」に電荷を注入することにより、「化合物１＋」を経てラジカルカチオンである第二の化学物質「化合物２＋」に変化させ、その後、第二の化学物質「化合物２＋」に電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造（励起三重項）を有する第三の化学物質「化合物２＊」に変化させ、さらに、第三の化学物質「化合物２＊」が、基底ビラジカル構造（基底三重項）を有する第四の化学物質「化合物２」に変化する際に、光を発光させている。
なお、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質「化合物２」は、第一の化学物質「化合物１」に変化することになる。つまり、発光すると、第一の化学物質「化合物１」に戻る。
【０００５】
ここで、第一の化学物質「化合物１」は、環状構造を有し、第二の化学物質「化合物２＋」と第三の化学物質「化合物２＊」と第四の化学物質「化合物２」とは、環状構造が開環した化学構造を有する。
具体的には、環状構造を有する第一の化学物質「化合物１」として、シクロプロパン、メチレンシクロプロパン、ビシクロプロパン等の小員環化合物類や、ヘキサジエン等のジオレフィン類等が挙げられる。また、小員環化合物類は、単環式であっても多環式であってもよい。
【０００６】
このような有機ＥＬ材料の発光を評価する化学物質発光評価方法では、試験体を作製することになる。図６は、試験体の一例を示す側面図である。
試験体Ｓは、膜厚１２０ｎｍのカソード（陰極）と、膜厚１００ｎｍのエレクトロルミネセント層と、アノード（陽極）と、透明基体（例えば、ガラスや透明ポリマー等）とがこの順に積層されたものである。
エレクトロルミネセント層は、例えば、８重量％の第一の化学物質「化合物１」と７７重量％のポリビニルカルバゾールと１５重量％の2-(4-ビフェニル)-5-(4-ｔ-ブチルフェニル)-1，3，4-オキサジアゾールとを含有するものである。
カソードの材料としては、例えば、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｍｇ／Ａｇ、ＬｉＦ、ＣｓＦ等の金属又は金属合金等が挙げられる。また、アノードとしては、透明基体上に、金属（例えば、Ａｕ）又は金属導電率を有する他の材料（例えば、ＩＴＯ：酸化インジウム／酸化錫）を形成したもの等が挙げられる。
【０００７】
そして、まず、第一変化ステップにおいて、第一の化学物質「化合物１」にアノードからの正孔（電荷）を注入することにより、速やかに結合開裂反応を起こすことによって第二の化学物質「化合物２＋」に変化させる。
次に、第二変化ステップにおいて、第二の化学物質「化合物２＋」にカソードからの電子（電荷）を再結合させることにより、第三の化学物質「化合物２＊」に変化させる。
次に、測定ステップにおいて、第三の化学物質「化合物２＊」が第四の化学物質「化合物２」に変化する際に発光した光を検出器（トプコン社製、商品名「ＳＲ−３」）で検出する。
その後、第三変化ステップにおいて、第四の化学物質「化合物２」が速やかに結合生成反応を起こすことによって第一の化学物質「化合物１」に変化することになる。
【０００８】
しかしながら、有機ＥＬ材料を開発するたびに、その有機ＥＬ材料の発光を評価するために、試験体Ｓを作製することは、非常に手間がかかった。
そこで、有機ＥＬ材料を開発しても試験体Ｓを作製せずに、γ線を用いて有機ＥＬ素子の発光を簡単に評価する化学物質発光評価方法がある。図７は、γ線装置の概略構成を示すブロック図である。
このような化学物質発光評価方法に使用されるγ線装置５０は、γ線を照射するγ線光源部５１と、光を検出するマルチチャンネル検出器（浜松フォトニクス社製、商品名「ＰＭＡ１１」）１２と、γ線光源部５１の設定軸（Ｘ方向）上に配置される合成石英製セル５３と、合成石英製セル５３が配置される空間を有するデュワー瓶１４ａと、γ線光源部５１とマルチチャンネル検出器と合成石英製セル５３とデュワー瓶１４ａとを内部に配置する防護壁５５と、γ線装置５０を制御する制御部６０とを備える。
【０００９】
合成石英製セル５３のＹ方向の大きさは、１．０ｃｍ以上１．５ｃｍ以下となっており、Ｘ方向の大きさは、１．０ｃｍ以上１．５ｃｍ以下となっている。
このような合成石英製セル５３の内部に、５ｍｍｏｌ／Ｌの第一の化学物質「化合物１」と溶媒とを入れて、その後、脱気している。
なお、溶媒としては、例えば、1-クロロブタン、2-メチルテトラヒドロフラン、メチルシクロヘキサン等が挙げられる。
【００１０】
デュワー瓶１４ａの空間には、液体窒素等が入れられるようになっている。これにより、デュワー瓶１４ａの空間の温度を−１９６℃以上−１９０℃以下とすることができるようになっている。
防護壁５５は、人体がγ線を浴びると非常に危険なため、鉛、鉄、コンクリート等で形成されるとともに、使用者が操作する制御部６０とは別室となるように配置されている。
制御部６０は、ＣＰＵ６１やメモリ２２を備え、さらにモニタ画面等を有する表示装置２３と、キーボードやマウス等を有する入力装置２４とが連結されている。
また、ＣＰＵ６１が処理する機能をブロック化して説明すると、入力装置２４からの信号に基づいてγ線光源部５１を制御するγ線光源部制御部６１ａと、マルチチャンネル検出器１２を制御する検出器制御部６１ｂとを有する。
【００１１】
このようなγ線装置５０によれば、使用者は、準備段階（Ｐ’）として第一の化学物質「化合物１」を入れた合成石英製セル５３をデュワー瓶１４ａを用いて液体窒素等で−１９６℃に冷却し、溶媒を凍結した後、防護壁５５の内部のγ線光源部５１の設定軸（Ｘ方向）上に配置することになる。
そして、まず、第一変化ステップ（Ａ’）において、γ線光源部制御部６１ａが第一の化学物質「化合物１」にγ線を４０時間、照射することで、電荷を注入することにより、第二の化学物質「化合物２＋」に変化させる。
次に、第二変化ステップ（Ｂ’）において、合成石英製セル５３の温度が自然に約−１４３℃に上昇することで、溶媒が溶解して、第二の化学物質「化合物２＋」に電荷を再結合させることにより、第三の化学物質「化合物２＊」に変化させる。
次に、測定ステップ（Ｃ）において、検出器制御部６１ｂが第三の化学物質「化合物２＊」が、第四の化学物質「化合物２」に変化する際に発光した光を検出する。
その後、第三変化ステップ（Ｄ）において、第四の化学物質「化合物２」が第一の化学物質「化合物１」に変化することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−６２６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述したようなγ線装置５０を用いると、試験体Ｓを作製せずに、合成石英製セル５３の内部に有機ＥＬ材料を入れるだけで評価を行え、容易に評価することができるが、γ線装置５０そのものが全国に数箇所しか存在しないため、γ線装置５０を用いて容易に評価することができないという問題点があった。
また、γ線装置５０を使用することができたとしても、１つの有機ＥＬ材料に長時間（例えば、４０時間）の照射時間が必要であるという問題点もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、本件発明者らは、上記課題を解決するために、有機ＥＬ素子の発光を評価する化学物質発光評価方法について検討を行った。
まず、γ線装置５０は全国に数箇所しか存在しないが、Ｘ線装置は各大学に数台存在しうることに注目した。しかし、Ｘ線のPhoton Energy（０．１〜１００ｋｅＶ）は、γ線のPhoton Energy（３ＭｅＶ）と比較して低い。だが、γ線はγ線光源部５１から３６０°に放射されるのに対して、Ｘ線はＸ線光源部から極めて小さな照射範囲（例えば、０．５ｃｍ２以上２．０ｃｍ２以下）に放射されることができるものがある。その結果、小さな範囲に放射されるＸ線を用いて有機ＥＬ素子の発光を評価することができる上に、小さな範囲に放射されるＸ線を用いた方が短時間（例えば、２時間）の照射時間で実施することができることを見出した。
また、小さな照射範囲（例えば、０．５ｃｍ２以上２．０ｃｍ２以下）にＸ線を放射することができるので、第一の化学物質「化合物１」を入れるための容器（合成石英製セル）の大きさを小さくすることができ、その結果、容器内の温度を均一に容易に保持することができることがわかった。これにより、小さな範囲に放射されるＸ線を用いた方が正確に実施することができることも見出した。
【００１５】
すなわち、本発明の化学物質発光評価方法は、第一の化学物質に電荷を注入することにより、ラジカルカチオンである第二の化学物質に変化させる第一変化ステップと、ラジカルカチオンである第二の化学物質に電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質に変化させる第二変化ステップと、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質が、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質に変化する際に発光した光を検出する測定ステップとを含む化学物質発光評価方法であって、前記第一変化ステップにおいて、第一の化学物質と溶媒とをチューブ内に入れるとともに、第一の化学物質が入れられたチューブに、照射面積が０．５ｃｍ２以上２．０ｃｍ２以下となるＸ線を照射することで、第一の化学物質に電荷を注入するようにしている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の化学物質発光評価方法によれば、Ｘ線を用いるので、γ線を用いるときと比較して、安全である上に、化学物質の発光を短時間で容易に評価することができる。
【００１７】
（他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明の化学物質発光評価方法は、前記第一変化ステップにおいて、第一の化学物質の濃度が、１５ｍｍｏｌ／Ｌ以上２５ｍｍｏｌ／Ｌ以下となるように、前記チューブ内に入れるようにしてもよい。
また、本発明の化学物質発光評価方法は、前記第一変化ステップでは、第一の化学物質に電荷を注入することにより、ラジカルカチオンである第二の化学物質と、ラジカルアニオンである第五の化学物質とに変化させ、前記第二変化ステップにおいて、ラジカルカチオンである第二の化学物質に、ラジカルアニオンである第五の化学物質からの電荷を再結合させるようにしてもよい。
【００１８】
また、本発明の化学物質発光評価方法は、前記第一変化ステップにおいて、前記チューブの温度を、−１９６℃以上−１９０℃以下とすることにより、溶媒を凍結し、前記第二変化ステップにおいて、前記チューブの温度を、−１４３℃以上−１３３℃以下とすることにより、溶媒を溶解させて、ラジカルカチオンである第二の化学物質に、ラジカルアニオンである第五の化学物質からの電荷を再結合させるようにしてもよい。
本発明の化学物質発光評価方法によれば、チューブの温度を制御するが、チューブの大きさを小さくすることができ、チューブの温度を正確に制御することができるので、その結果、化学物質の発光を正確に評価することができる。
また、本発明の化学物質発光評価方法は、第一の化学物質は、環状構造を有し、第二の化学物質、第三の化学物質及び第四の化学物質は、環状構造が開環した化学構造を有し、環状構造を有する第一の化学物質に電荷を注入することにより、環状構造が開環した化学構造を有する第二の化学物質に変化させる第一変化ステップと、環状構造が開環した化学構造を有する第四の化学物質が、環状構造を有する第一の化学物質に変化する第三変化ステップとを含むようにしてもよい。
【００１９】
そして、本発明の化学物質発光評価装置は、第一の化学物質に電荷を注入することにより、ラジカルカチオンである第二の化学物質に変化させる第一変化ステップと、ラジカルカチオンである第二の化学物質に電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質に変化させる第二変化ステップと、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質が、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質に変化する際に発光した光を検出する測定ステップとを含む化学物質発光評価方法を実行する化学物質発光評価装置であって、内部に第一の化学物質と溶媒とを入れるためのチューブと、第一の化学物質が入れられたチューブに、照射面積が０．５ｃｍ２以上２．０ｃｍ２以下となるＸ線を照射するＸ線光源部と、前記チューブ内の第一の化学物質からの光を検出する検出器とを備えるようにしている。
さらに、本発明の化学物質発光評価装置は、前記チューブの温度を、−１９６℃から２５℃までの温度に少なくとも調整することが可能な温度調整機構を備えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態である化学物質発光評価装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】有機ＥＬ素子の発光方法の一例を説明するための図である。
【図３】2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパンの発光方法を説明するための図である。
【図４】有機ＥＬ素子の発光方法の他の一例を説明するための図である。
【図５】蛍光スペクトルである。
【図６】試験体の一例を示す側面図である。
【図７】γ線装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態である化学物質発光評価装置の概略構成を示すブロック図である。
化学物質発光評価装置１０は、Ｘ線を照射するＸ線光源部１１と、光を検出するマルチチャンネル検出器１２と、Ｘ線光源部１１の設定軸（Ｘ方向）上に配置されるチューブ１３と、温度調整機構１４と、Ｘ線光源部１１とマルチチャンネル検出器１２とチューブ１３と温度調整機構１４とを内部に配置する防護壁１５と、化学物質発光評価装置１０全体を制御する制御部２０とを備える。
Ｘ線光源部１１は、Photon Energyが０．１〜１００ｋｅＶであるとともに、小さな照射範囲（例えば、０．５ｃｍ２以上２．０ｃｍ２以下）でＸ線を設定軸（Ｘ方向）に出射するものである。
チューブ１３の材料としては、例えば、合成石英スプラジル等が挙げられ、チューブ１３の直径は５ｍｍ以上１０ｍｍ以下となっており，Ｚ方向の長さは、１０ｃｍ以上２５ｃｍ以下となっていることが好ましい．
【００２３】
温度調整機構１４は、チューブ１３が配置される空間を有するデュワー瓶１４ａと、デュワー瓶１４ａの空間に取り付けられた熱電対１４ｂとを有する。
デュワー瓶１４ａの空間には、液体窒素等が入れられるようになっている。これにより、デュワー瓶１４ａの空間の温度を−１９６℃以上−１９０℃以下とすることができるようになっている。
熱電対１４ｂは、デュワー瓶１４ａの空間の温度を検出する。熱電対１４ｂとしては、例えば、サーミスタ等の温度に比例する抵抗温度センサ等が挙げられる。
防護壁１５は、人体がＸ線を浴びると少し危険なため、含鉛ガラス等で形成されるが、使用者が操作する制御部２０とは同室となるように配置されている。
【００２４】
制御部２０は、ＣＰＵ２１やメモリ２２を備え、さらにモニタ画面等を有する表示装置２３と、キーボードやマウス等を有する入力装置２４とが連結されている。
また、ＣＰＵ２１が処理する機能をブロック化して説明すると、入力装置２３からの信号に基づいてＸ線光源部１１を制御するＸ線光源部制御部２１ａと、マルチチャンネル検出器１２を制御する検出器制御部２１ｂとを有する。
【００２５】
ここで、本発明に係る化学物質発光評価方法は、準備段階（Ｐ）と、第一の化学物質「化合物１」を第二の化学物質「化合物２＋」に変化させる第一変化ステップ（Ａ）と、第二の化学物質「化合物２＋」を第三の化学物質「化合物２＊」に変化させる第二変化ステップ（Ｂ）と、第三の化学物質「化合物２＊」が第四の化学物質「化合物２」に変化する際に発光した光を検出する測定ステップ（Ｃ）と、第四の化学物質「化合物２」が第一の化学物質「化合物１」に変化する第三変化ステップ（Ｄ）とを含む。
なお、図２は、有機ＥＬ素子の発光方法の一例を説明するための図である。図２のような発光方法を示す第一の化学物質「化合物１」としては、シクロプロパン、メチレンシクロプロパン、ビシクロプロパン等の小員環化合物類や、ヘキサジエン等のジオレフィン類等が挙げられる。また、図３（ａ）は、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパンの発光方法を説明するための図である。
【００２６】
（Ｐ）準備段階
まず、第一の化学物質「化合物１」と溶媒とをチューブ１３に入れて、その後、脱気する。
溶媒としては、例えば、1-クロロブタン、2-メチルテトラヒドロフラン、メチルシクロヘキサン等が挙げられる。
そして、溶媒中における第一の化学物質「化合物１」の濃度は、１５ｍｍｏｌ／Ｌ以上２５ｍｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。
最後に、第一の化学物質「化合物１」と溶媒とを入れたチューブ１３をＸ線光源部１１の設定軸（Ｘ方向）上に配置されるデュワー瓶１４ａの空間に配置する。
【００２７】
（Ａ）第一変化ステップ
まず、デュワー瓶１４ａの空間に液体窒素等を入れることにより、チューブ１３の温度を−１９６℃以上−１９０℃以下とすることが好ましい。これにより、チューブ１３内の溶媒が、凍結することになる。
次に、チューブ１３内の第一の化学物質「化合物１」に、Ｘ線光源部制御部２１ａがＸ線光源部１１からのＸ線を照射することで、第一の化学物質「化合物１」に電荷を注入することにより、結合開裂反応が起こり、ラジカルカチオンである第二の化学物質「化合物２＋」と、ラジカルアニオンである第五の化学物質「化合物２−」とに変化させる。このとき、Ｘ線を照射する照射時間は、１時間以上３時間以下であることが好ましい。
【００２８】
（Ｂ）第二変化ステップ
第二の化学物質「化合物２＋」と第五の化学物質「化合物２−」と溶媒とを入れたチューブ１３の温度を、−１４３℃以上−１３３℃以下とすることで、チューブ１３内の溶媒が溶解することになり、第二の化学物質「化合物２＋」に第五の化学物質「化合物２−」からの電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質「化合物２＊」に変化させる。
【００２９】
（Ｃ）測定ステップ
励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質「化合物２＊」が、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質「化合物２」に変化する際に発光した光を、マルチチャンネル検出器１２で検出する。
（Ｄ）第三変化ステップ
基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質「化合物２」に、結合開裂反応が起こり、第一の化学物質「化合物１」に変化することになる。
【００３０】
また、図４は、有機ＥＬ素子の発光方法の他の一例を説明するための図である。図３のような発光方法を示す第一の化学物質「化合物１」としては、メチレンシクロプロパン等が挙げられる。
【００３１】
（Ｐ）準備段階
まず、第一の化学物質「化合物１」と溶媒とをチューブ１３に入れて、その後、脱気する。
最後に、第一の化学物質「化合物１」と溶媒とを入れたチューブ１３をＸ線光源部１１の設定軸（Ｘ方向）上に配置されるデュワー瓶１４ａの空間に配置する。
（Ａ）第一変化ステップ
まず、デュワー瓶１４ａの空間に液体窒素等を入れることにより、チューブ１３の温度を−１９６℃以上−１９０℃以下とすることが好ましい。
次に、チューブ１３内の第一の化学物質「化合物１」に、Ｘ線光源部制御部２１ａがＸ線光源部１１からのＸ線を照射することで、第一の化学物質「化合物１」に電荷を注入することにより、結合生成反応が起こり、ラジカルカチオンである第二の化学物質「化合物２＋」と、ラジカルアニオンである第五の化学物質「化合物２−」とに変化させる。
【００３２】
（Ｂ）第二変化ステップ
第二の化学物質「化合物２＋」と第五の化学物質「化合物２−」と溶媒とを入れたチューブ１３の温度を−１４３℃以上−１３３℃以下とすることで、チューブ１３内の溶媒が溶解することになり、第二の化学物質「化合物２＋」に第五の化学物質「化合物２−」からの電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質「化合物２＊」に変化させる。
【００３３】
（Ｃ）測定ステップ
励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質「化合物２＊」が、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質「化合物２」に変化する際に発光した光を、マルチチャンネル検出器１２で検出する。
（Ｄ）第三変化ステップ
基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質「化合物２」に、結合開裂反応が起こり、第一の化学物質「化合物１」に変化することになる。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらによりなんら制限されるものではない。
＜実施例１＞化学物質発光評価装置１０による2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」の評価（図３参照）
（Ｐ）準備段階
まず、２０ｍｍｏｌ／Ｌの2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」とメチルシクロヘキサンとをチューブ１３に入れて、その後、脱気した。
最後に、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」とメチルシクロヘキサンとを入れたチューブ１３をＸ線光源部１１の設定軸（Ｘ方向）上に配置されるデュワー瓶１４ａの空間に配置した。
（Ａ）第一変化ステップ
まず、デュワー瓶１４ａの空間に液体窒素を入れることにより、チューブ１３の温度を−１９６℃とした。これにより、チューブ１３内のメチルシクロヘキサンが、凍結した。
次に、チューブ１３内の2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」に、Ｘ線光源部制御部２１ａがＸ線光源部１１からのＸ線を２時間照射することで、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」に電荷を注入することにより、結合開裂反応が起こり、ラジカルカチオンである「化合物２＋」と、ラジカルアニオンである「化合物２−」とに変化させた。
【００３５】
（Ｂ）第二変化ステップ
チューブ１３の温度を−１４３℃以上−１３３℃以下とすることで、チューブ１３内のメチルシクロヘキサンが溶解することになり、「化合物２＋」に「化合物２−」からの電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する「化合物２＊」に変化させた。
（Ｃ）測定ステップ
励起ビラジカル構造を有する「化合物２＊」が、基底ビラジカル構造を有する「化合物２」に変化する際に発光した光を、マルチチャンネル検出器１２で検出した。
（Ｄ）第三変化ステップ
基底ビラジカル構造を有する「化合物２」に、結合開裂反応が起こり、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」に変化した。
【００３６】
＜比較例１＞γ線装置５０による2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」の評価（図３参照）
（Ｐ’）準備段階
まず、５ｍｍｏｌ／Ｌの2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」とメチルシクロヘキサンとを合成石英製セル５３に入れて、その後、脱気した。
次に、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」とメチルシクロヘキサンとを入れた合成石英製セル５３をデュワー瓶１４ａを用いて液体窒素で冷却することにより、合成石英製セル５３の温度を−１９６℃とした。これにより、合成石英製セル５３内のメチルシクロヘキサンが、凍結した。
最後に、冷却した合成石英製セル５３をγ線光源部５１の設定軸（Ｘ方向）上に配置した。
（Ａ’）第一変化ステップ
合成石英製セル５３内の2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」に、γ線光源部制御部６１ａがγ線光源部５１からのγ線を４０時間照射することで、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」に電荷を注入することにより、結合開裂反応が起こり、ラジカルカチオンである「化合物２＋」と、ラジカルアニオンである「化合物２−」とに変化させた。
【００３７】
（Ｂ’）第二変化ステップ
合成石英製セル５３の温度を−１４３℃以上−１３３℃以下とすることで、合成石英製セル５３内のメチルシクロヘキサンが溶解することになり、「化合物２＋」に「化合物２−」からの電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する「化合物２＊」に変化させた。
（Ｃ）測定ステップ
励起ビラジカル構造を有する「化合物２＊」が、基底ビラジカル構造を有する「化合物２」に変化する際に発光した光を、マルチチャンネル検出器１２で検出した。
（Ｄ）第三変化ステップ
基底ビラジカル構造を有する「化合物２」に、結合開裂反応が起こり、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」に変化した。
【００３８】
＜物性評価＞蛍光スペクトル
実施例１において、マルチチャンネル検出器１２で検出した蛍光スペクトルを図５（ａ）に示す。また、比較例１において、マルチチャンネル検出器１２で検出した蛍光スペクトルを図５（ｂ）に示す。
図５（ａ）と図５（ｂ）とに示すように、実施例１及び比較例１で得られた蛍光スペクトルの波形においては、同様な結果が得られた。また、実施例１で得られた蛍光スペクトルの強度は、比較例１で得られた蛍光スペクトルの強度よりも強かった。
したがって、本発明によれば、2-ジフェニル-1-メチレンシクロプロパン「化合物１」の発光を短時間（２時間）で正確に評価することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、化学物質の発光を評価する化学物質発光評価方法等に利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 化学物質発光評価装置
５０ γ線装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の化学物質に電荷を注入することにより、ラジカルカチオンである第二の化学物質に変化させる第一変化ステップと、
ラジカルカチオンである第二の化学物質に電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質に変化させる第二変化ステップと、
励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質が、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質に変化する際に発光した光を検出する測定ステップを含む化学物質発光評価方法であって、
前記第一変化ステップにおいて、第一の化学物質と溶媒とをチューブ内に入れるとともに、
第一の化学物質が入れられたチューブに、照射面積が０．５ｃｍ２以上２．０ｃｍ２以下となるＸ線を照射することで、第一の化学物質に電荷を注入することを特徴とする化学物質発光評価方法。
【請求項２】
前記第一変化ステップにおいて、第一の化学物質の濃度が、１５ｍｍｏｌ／Ｌ以上２５ｍｍｏｌ／Ｌ以下となるように、前記チューブ内に入れることを特徴とする請求項２に記載の化学物質発光評価方法。
【請求項３】
前記第一変化ステップでは、第一の化学物質に電荷を注入することにより、ラジカルカチオンである第二の化学物質と、ラジカルアニオンである第五の化学物質とに変化させ、
前記第二変化ステップにおいて、ラジカルカチオンである第二の化学物質に、ラジカルアニオンである第五の化学物質からの電荷を再結合させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の化学物質発光評価方法。
【請求項４】
前記第一変化ステップにおいて、前記チューブの温度を、−１９６℃以上−１９０℃以下とすることにより、溶媒を凍結し、
前記第二変化ステップにおいて、前記チューブの温度を、−１４３℃以上−１３３℃以下とすることにより、溶媒を溶解させて、ラジカルカチオンである第二の化学物質に、ラジカルアニオンである第五の化学物質からの電荷を再結合させることを特徴とする請求項３に記載の化学物質発光評価方法。
【請求項５】
第一の化学物質は、環状構造を有し、
第二の化学物質、第三の化学物質及び第四の化学物質は、環状構造が開環した化学構造を有し、
環状構造を有する第一の化学物質に電荷を注入することにより、環状構造が開環した化学構造を有する第二の化学物質に変化させる第一変化ステップと、
環状構造が開環した化学構造を有する第四の化学物質が、環状構造を有する第一の化学物質に変化する第三変化ステップを含むことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の化学物質発光評価方法。
【請求項６】
第一の化学物質に電荷を注入することにより、ラジカルカチオンである第二の化学物質に変化させる第一変化ステップと、
ラジカルカチオンである第二の化学物質に電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質に変化させる第二変化ステップと、
励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質が、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質に変化する際に発光した光を検出する測定ステップを含む化学物質発光評価方法を実行する化学物質発光評価装置であって、
内部に第一の化学物質と溶媒とを入れるためのチューブと、
第一の化学物質が入れられたチューブに、照射面積が０．５ｃｍ２以上２．０ｃｍ２以下となるＸ線を照射するＸ線光源部と、
前記チューブ内の第一の化学物質からの光を検出する検出器を備えることを特徴とする化学物質発光評価装置。
【請求項７】
前記チューブの温度を、−１９６℃から２５℃までの温度に少なくとも調整することが可能な温度調整機構を備えることを特徴とする請求項６に記載の化学物質発光評価装置。
【請求項１】
第一の化学物質に電荷を注入することにより、ラジカルカチオンである第二の化学物質に変化させる第一変化ステップと、
ラジカルカチオンである第二の化学物質に電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質に変化させる第二変化ステップと、
励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質が、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質に変化する際に発光した光を検出する測定ステップを含む化学物質発光評価方法であって、
前記第一変化ステップにおいて、第一の化学物質と溶媒とをチューブ内に入れるとともに、
第一の化学物質が入れられたチューブに、照射面積が０．５ｃｍ２以上２．０ｃｍ２以下となるＸ線を照射することで、第一の化学物質に電荷を注入することを特徴とする化学物質発光評価方法。
【請求項２】
前記第一変化ステップにおいて、第一の化学物質の濃度が、１５ｍｍｏｌ／Ｌ以上２５ｍｍｏｌ／Ｌ以下となるように、前記チューブ内に入れることを特徴とする請求項２に記載の化学物質発光評価方法。
【請求項３】
前記第一変化ステップでは、第一の化学物質に電荷を注入することにより、ラジカルカチオンである第二の化学物質と、ラジカルアニオンである第五の化学物質とに変化させ、
前記第二変化ステップにおいて、ラジカルカチオンである第二の化学物質に、ラジカルアニオンである第五の化学物質からの電荷を再結合させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の化学物質発光評価方法。
【請求項４】
前記第一変化ステップにおいて、前記チューブの温度を、−１９６℃以上−１９０℃以下とすることにより、溶媒を凍結し、
前記第二変化ステップにおいて、前記チューブの温度を、−１４３℃以上−１３３℃以下とすることにより、溶媒を溶解させて、ラジカルカチオンである第二の化学物質に、ラジカルアニオンである第五の化学物質からの電荷を再結合させることを特徴とする請求項３に記載の化学物質発光評価方法。
【請求項５】
第一の化学物質は、環状構造を有し、
第二の化学物質、第三の化学物質及び第四の化学物質は、環状構造が開環した化学構造を有し、
環状構造を有する第一の化学物質に電荷を注入することにより、環状構造が開環した化学構造を有する第二の化学物質に変化させる第一変化ステップと、
環状構造が開環した化学構造を有する第四の化学物質が、環状構造を有する第一の化学物質に変化する第三変化ステップを含むことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の化学物質発光評価方法。
【請求項６】
第一の化学物質に電荷を注入することにより、ラジカルカチオンである第二の化学物質に変化させる第一変化ステップと、
ラジカルカチオンである第二の化学物質に電荷を再結合させることにより、励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質に変化させる第二変化ステップと、
励起ビラジカル構造を有する第三の化学物質が、基底ビラジカル構造を有する第四の化学物質に変化する際に発光した光を検出する測定ステップを含む化学物質発光評価方法を実行する化学物質発光評価装置であって、
内部に第一の化学物質と溶媒とを入れるためのチューブと、
第一の化学物質が入れられたチューブに、照射面積が０．５ｃｍ２以上２．０ｃｍ２以下となるＸ線を照射するＸ線光源部と、
前記チューブ内の第一の化学物質からの光を検出する検出器を備えることを特徴とする化学物質発光評価装置。
【請求項７】
前記チューブの温度を、−１９６℃から２５℃までの温度に少なくとも調整することが可能な温度調整機構を備えることを特徴とする請求項６に記載の化学物質発光評価装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−３８９７４（Ｐ２０１１−３８９７４Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８８５０１（Ｐ２００９−１８８５０１）
【出願日】平成２１年８月１７日（２００９．８．１７）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り １．刊行物に発表 発行者名 社団法人日本化学会 刊行物名 「日本化学会第８９春季年会（２００９）講演予稿集 ＤＶＤ−ＲＯＭ」 発行年月日 平成２１年 ３月１３日 ２．刊行物に発表 発行者名 株式会社日本経済新聞社 刊行物名 「日経産業新聞 平成２１年４月７日刊」 発行年月日 平成２１年 ４月 ７日 ３．刊行物に発表 発行者名 株式会社化学工業日報社 刊行物名 「化学工業日報 平成２１年４月１０日刊」 発行年月日 平成２１年 ４月１０日
【出願人】（５０５１２７７２１）公立大学法人大阪府立大学 (688)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１７日（２００９．８．１７）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り １．刊行物に発表 発行者名 社団法人日本化学会 刊行物名 「日本化学会第８９春季年会（２００９）講演予稿集 ＤＶＤ−ＲＯＭ」 発行年月日 平成２１年 ３月１３日 ２．刊行物に発表 発行者名 株式会社日本経済新聞社 刊行物名 「日経産業新聞 平成２１年４月７日刊」 発行年月日 平成２１年 ４月 ７日 ３．刊行物に発表 発行者名 株式会社化学工業日報社 刊行物名 「化学工業日報 平成２１年４月１０日刊」 発行年月日 平成２１年 ４月１０日
【出願人】（５０５１２７７２１）公立大学法人大阪府立大学 (688)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]