蓄光材料、蓄光颗粒、分散液以及显示介质

本发明涉及蓄光材料、分散液以及显示介质。

背景技术：

1、蓄光是指物质吸收所照射的光，将该光作为能量储存，在停止光照射后仍持续发光一段时间的现象。以往，作为在室温下显示蓄光的材料，已知有许多无机化合物，也提出有有机化合物。此外，有机化合物中的蓄光主要是磷光这一现象，该磷光被定义为基于从激发三重态到基态单重态的自旋禁阻跃迁的发光。

2、近年来，已报道了许多显示长寿命(例如，发光寿命为100毫秒(ms)以上)的室温磷光的有机化合物材料。与使用了电荷分离及其后的再结合的现有蓄光体的磷光相比，这种长寿命室温磷光可以通过增加激发光的强度，在该激发光停止照射后立即表现出更大的蓄光亮度。因此，对于这种长寿命室温磷光，由于在周围明亮的环境中瞬间产生的余辉容易目视识别，因此已有应用于防伪介质的应用例的报道(非专利文献1)。

3、此外，迄今已报道过数种显示长寿命室温磷光的分子或使用该分子的固体材料。

4、例如，非专利文献2中报道了一种材料，其使用了在萘骨架上赋予芳香族胺基作为取代基的分子的氘代物，上述材料的磷光光谱的峰值波长在黄色区域，并且显示50%的室温磷光量子产率(即亮度的指标)和1.0s的平均磷光寿命。此外，在非专利文献2中，利用长寿命室温磷光与现有蓄光体的磷光相比能够表现出更大亮度这一特征，在激发光停止照射后立即，能够不依赖于周围的荧光杂质地通过二维光检测器对10μm以下的更小的对象物进行高分辨率测定。

5、此外，非专利文献3中报道了一种材料，其使用了在苯骨架周围直接赋予多个羰基作为取代基的分子，上述材料的磷光光谱的峰值波长在蓝色区域，并且显示100%的室温磷光量子产率和100ms的平均磷光寿命。

6、此外，非专利文献4中报道了一种材料，其使用了在六苯并苯骨架周围赋予羰基作为取代基的分子，上述材料的磷光光谱的峰值波长在黄色区域，并且显示21%的室温磷光量子产率和2.1s的平均磷光寿命。

7、此外，非专利文献5中报道了一种分散有苯并[b]吩噻嗪衍生物的固体材料，其磷光光谱的峰值波长在橙色区域(大约590nm)，并且显示30%的室温磷光量子产率和0.14s的平均磷光寿命。

8、此外，非专利文献6中报道了一种材料，其使用了芘分子以及在芘骨架周围赋予芳香族胺基作为取代基的分子，上述材料的磷光光谱的峰值波长在红色区域，并且显示最大9.4%的室温磷光量子产率和0.34s的平均磷光寿命。

9、进而，作为磷光光谱的峰值波长在红色区域的磷光材料，还报道了使用二苯并[g.q.]䓛骨架的氘代物上赋予吩噁嗪基作为取代基的分子的材料(非专利文献7)、分散有芳香族化合物的固体材料(非专利文献8)等。此外，磷光光谱的峰值波长在红色区域的磷光材料也公开于非专利文献9中。

10、现有技术文献

11、非专利文献

12、非专利文献1：appl.phys.rev.2022,9,011304；

13、非专利文献2：adv.mater.2020,32,2001348；

14、非专利文献3：nat.mater.2021,20,1539；

15、非专利文献4：angew. chem.int.edit.2020,59,9393；

16、非专利文献5：j.mater.chem.c2023 11,4846；

17、非专利文献6：nat.commun.2022, 13, 186；

18、非专利文献7：j.phys.chem.lett.2022,13,7788；

19、非专利文献8：chem.commun.2023,59,7036；

20、非专利文献9：bahadur sk, shuzo hirata,advanced science,2308897。

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、在此，关于发出峰值波长在蓝色区域至黄色区域(大约430～585nm)的磷光的材料，如非专利文献2～4所公开的那样，已报道了平均磷光寿命长达100ms以上，且室温磷光量子产率高(例如50%以上)的分子。此外，关于发出峰值波长在大约590nm的磷光的材料，也如非专利文献5所公开的那样，已报道了平均磷光寿命长达100ms以上，且室温磷光量子产率高达30%的分子。

3、另一方面，关于发出峰值波长在红色区域或近红外区域(例如600nm以上)的磷光的材料，在迄今为止的报道中，如非专利文献6～8所示，即使平均磷光寿命长达100ms以上，在该情况下的室温磷光量子产率也低。

4、显示红色区域或近红外区域的室温磷光、寿命长且室温磷光量子产率高的材料(蓄光材料)，有望用于例如不依赖于自体荧光而以高对比度且高分辨率地对生物体深部进行成像等用途，有开发的需求。

5、因此，本发明的课题在于提供一种蓄光材料，其显示红色区域或近红外区域的室温磷光，并且该磷光寿命长且亮度高。

6、此外，本发明的课题在于提供使用了上述蓄光材料的蓄光颗粒、分散液以及显示介质。

7、用于解决课题的方案

8、本发明人为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现，通过使用具有在相对较大的芳香族骨架上以规定的方式键合有周期表第16族元素的结构的化合物，能够得到显示红色区域或近红外区域的室温磷光，并且该磷光寿命长且亮度高的蓄光材料，从而完成了本发明。

9、本发明是基于上述见解而完成的。即，本发明的主旨构成如下。

10、[1]一种蓄光材料，其特征在于，包含在多环芳香族骨架上、或在经由选自s、p、n或si的元素x2而与多环芳香族骨架键合的环状骨架上直接键合有周期表第16族元素x1的化合物(上述元素x1能够与其他元素一同构成环，在该情况下，该环仅由上述x1和碳c键合构成)。

11、[2]根据[1]所述的蓄光材料，在上述多环芳香族骨架上直接键合有上述元素x1的化合物中，上述元素x1还键合于上述多环芳香族骨架以外的芳香族骨架。

12、[3]根据[1]或[2]所述的蓄光材料，在上述多环芳香族骨架上直接键合有上述元素x1的化合物中，上述元素x1直接键合于上述多环芳香族骨架中的分布有最高占据轨道(homo)和/或最低未占据轨道(lumo)的碳原子。

13、[4]根据[1]～[3]中任一项所述的蓄光材料,在上述多环芳香族骨架上直接键合有上述元素x1的化合物中，上述多环芳香族骨架由主多环芳香族骨架和与该主多环芳香族骨架单键键合的间隔芳香族骨架构成。

14、[5]根据[4]所述的蓄光材料，在上述多环芳香族骨架上直接键合有上述元素x1的化合物中，上述元素x1直接键合于上述间隔芳香族骨架。

15、[6]根据[5]所述的蓄光材料，在上述多环芳香族骨架上直接键合有上述元素x1的化合物中，上述元素x1与上述主多环芳香族骨架中的键合有上述间隔芳香族骨架的碳原子的原子间距为3.050å以上且3.500å以下。

16、[7]根据[4]～[6]中任一项所述的蓄光材料，在上述多环芳香族骨架上直接键合有上述元素x1的化合物中，上述间隔芳香族骨架和上述元素x1的数量分别为2以上，各元素x1直接键合于各间隔芳香族骨架，各元素x1与上述主多环芳香族骨架中的键合有上述间隔芳香族骨架的碳原子的原子间距均为3.000å以上且3.500å以下。

17、[8]根据[4]～[7]中任一项所述的蓄光材料，在上述多环芳香族骨架上直接键合有上述元素x1的化合物中，上述间隔芳香族骨架的最低三重态的能级高于上述主多环芳香族骨架的最低三重态的能级。

18、[9]根据[4]～[8]中任一项所述的蓄光材料，在上述多环芳香族骨架上直接键合有上述元素x1的化合物中，将上述主多环芳香族骨架中的与上述间隔芳香族骨架单键键合的碳原子设为点a，将上述间隔芳香族骨架中的与上述主多环芳香族骨架单键键合的碳原子设为点b，将上述元素x1设为点c时，连接点a和点b而成的线段ab与连接点a和点c而成的线段ac所成的角度θ1a为60.0°以上且90.0°以下。

19、[10]根据[4]～[9]中任一项所述的蓄光材料，在上述多环芳香族骨架上直接键合有上述元素x1的化合物中，将上述主多环芳香族骨架中的与上述间隔芳香族骨架单键键合的碳原子设为点a，将上述间隔芳香族骨架中的与上述主多环芳香族骨架单键键合的碳原子设为点b，将直接键合于上述间隔芳香族骨架的上述元素x1设为点c时，包含点a、点b和点c的面与构成点a的苯环的面所成的角度θ2a为50.0°以上且85.0°以下。

20、[11]根据[9]或[10]所述的蓄光材料，在上述多环芳香族骨架上直接键合有上述元素x1的化合物中，上述元素x1还键合于上述多环芳香族骨架以外的芳香族骨架，将上述芳香族骨架中的键合有上述元素x1的碳原子设为点d时，连接点c和点a而成的线段ca与连接点c和点d而成的线段cd所成的角度θ3a为85.0°以上且165.0°以下。

21、[12]根据[1]～[11]中任一项所述的蓄光材料，在经由上述元素x2而与多环芳香族骨架键合的环状骨架上直接键合有上述元素x1的化合物中，上述元素x1还键合于上述环状骨架以外的芳香族骨架。

22、[13]根据[1]～[12]中任一项所述的蓄光材料，在经由上述元素x2而与多环芳香族骨架键合的环状骨架上直接键合有上述元素x1的化合物中，上述元素x1与上述元素x2的原子间距为3.200å以上且3.350å以下。

23、[14]根据[1]～[13]中任一项所述的蓄光材料，在经由上述元素x2而与多环芳香族骨架键合的环状骨架上直接键合有上述元素x1的化合物中，上述环状骨架的最低三重态的能级高于上述多环芳香族骨架的最低三重态的能级。

24、[15]根据[1]～[14]中任一项所述的蓄光材料，在经由上述元素x2而与多环芳香族骨架键合的环状骨架上直接键合有上述元素x1的化合物中，将上述元素x2设为点e，将上述环状骨架中的与上述元素x2键合的碳原子设为点f，将上述元素x1设为点g时，连接点e和点f而成的线段ef与连接点e和点g而成的线段eg所成的角度θ1b为55.0°以上且65.0°以下。

25、[16]根据[15]所述的蓄光材料，在经由上述元素x2而与多环芳香族骨架键合的环状骨架上直接键合有上述元素x1的化合物中，上述元素x1还键合于上述环状骨架以外的芳香族骨架，将上述芳香族骨架中的键合有上述元素x1的碳原子设为点h时，连接点g和点e而成的线段ge与连接点g和点h而成的线段gh所成的角度θ3b为140.0°以上且160.0°以下。

26、[17]根据[1]～[16]中任一项所述的蓄光材料，上述多环芳香族骨架从以下中选择。

27、[化学式1]

28、

29、[化学式2]

30、

31、[化学式3]

32、

33、[化学式4]

34、

35、[化学式5]

36、

37、[化学式6]

38、

39、[化学式7]

40、

41、[18]根据[1]～[17]中任一项所述的蓄光材料，上述化合物的含量为0.001质量%以上且30质量%以下。

42、[19]一种生物体用蓄光材料，其用于将[1]～[18]中任一项所述的蓄光材料投入生物体从而确定所述生物体的特性。

43、[20]一种蓄光颗粒，其特征在于，其是将[1]～[18]中任一项所述的蓄光材料或[19]所述的生物体用蓄光材料颗粒化，并用高分子被覆其表面而成的。

44、[21]一种分散液，其特征在于，其是将[20]所述的蓄光颗粒分散在溶剂中而成的。

45、[22]一种显示介质，其特征在于，其使用了由[1]～[18]中任一项所述的蓄光材料构成的膜。

46、发明效果

47、根据本发明，可以提供一种蓄光材料，其显示红色区域或近红外区域的室温磷光，并且该磷光寿命长且亮度高。

48、此外，根据本发明，可以提供使用了上述蓄光材料的蓄光颗粒、分散液以及显示介质。