現在工業的に用いられている有機LEDなどに対する次世代の光源として、有機マイクロレーザー（*1）が注目されています。しかし、有機固体レーザーの機能発現は高い発光量子収率（*2）を有する分子に限られ、また、次元性によって様々にレーザー特性が変化します。特に、低次元化（*3）した状態では、光の閉じ込め効果が大きく、発光効率が高くなります。そのため、低次元化とその次元性制御が重要ですが、分子によってとりやすい次元性は決まっており、それらを制御することは困難です。

理工学群の松尾 匠助教と林 正太郎准教授は、自己組織化（*4）の手法を新たに開拓し、高い発光量子収率を有する分子材料を意図的に２次元、１次元、０次元の構造体に自己組織化させることに成功しました。さらに、それらがレーザー媒質として機能することを明らかにしました。

今後、レーザー光の放出を自在に操作できるようになれば、小型かつ自己組織化のみで作製できるマイクロレーザーを用いたレーザーデバイスを小型通信モジュールに組み込むことが期待されます。

この成果は、2024年4月3日、The Journal of Physical Chemistry Letters誌（ACS Publications）に掲載されました。

詳細はプレスリリースをご覧ください。

研究者コメント

「無機材料に対しての有機材料の最大の強みは、自己組織化によって素子構造を作製できる点にあります。しかし、今回の成果のような、自己組織化の手法そのものを開拓するという研究は、新しい方法論の提案が必須であり、多彩なアイデアと試行錯誤を要します。その困難の反面、様々な分子系に対して提案した手法を適用することができれば大きなブレークスルーと成り得ると認識しています。今後は、有機レーザー素子について、規則配列した大規模アレイを自己組織化法によって実現することを画策しています。」（松尾 匠助教）

掲載論文

題　名： Lasing in Low-Dimensional Crystals of a Fumaronitrile-Based Luminogen（フマロニトリル発光体の低次元結晶からのレーザー発振）
著　者：Takumi Matsuo, Shotaro Hayashi
掲載誌：The Journal of Physical Chemistry Letters
掲載日：2024年４月３日
D O I ：https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c03401

用語解説

*１）有機マイクロレーザー
　　レーザーを放出することが可能なマイクロサイズの有機固体材料。

*２）発光量子収率
　　材料の発光性を評価する指標のひとつ。吸収した光の量と発光量の比。高いほど発光性に優れる。

*３）低次元化
　　２次元、１次元、０次元にすること。板状（２次元)、針状（１次元）、ドット状（０次元）などを指す。

*４）自己組織化
　　結晶化など、分子が規則的に集合する秩序立った構造や形状をとること。

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