①先生がこの「世界を照らすホウ素の発光材料」の研究で、最も感動されたことは何ですか。

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①ホウ素を1つ、酸素を2つ持つ化合物（DOBNA）は自分で実験をして合成しました。１回目の検討でうまくいったのですが、核磁気共鳴装置（NMR）でその分子構造が確認できた時にとても嬉しかったのを覚えています。

②研究するにあたって一番大切にしていることは何ですか。

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②できるだけ前提条件を作らず、ゼロベースで考えることを大切にしています。例えば「ホールケーキを3回切ると最大で何個に分けられるか？」という問題があります。普通に上から3回切ると、ナイフがいつも中央を通り、きれいに交わるので6個にしかなりません。しかし3回目の切り方を少しずらして、交点を外して切れば7個にできます。さらに、「そもそも上から切る必要はあるのか？」と考えて、3回目を横から切ると、実は8個にできます。ケーキ屋さんで働いている人なら「ケーキは上から切るもの」という前提が無意識にあるので、7個が正解だと思うかもしれません。でも、研究では「横から切ってもいいのでは？」と前提を疑う発想がとても重要です。ただし注意も必要で、ショートケーキを横から切ってしまうと、下の部分はショートケーキの条件を満たしません。つまり発想は正しくても結果は失敗します。一方で、シフォンケーキなら横から切っても問題ないです。研究でもこれと同じで、「どんなケーキなのか」によって最適な発想の仕方は変わります。大切なのは、普段は真面目に上から切っているけれど、心のどこかで「もしかしたら横から切れるかも」と考えているような姿勢です。その感覚が、固定観念に縛られない良い研究につながると思います。

③このテーマを研究しようと思ったきっかけを教えてください。

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③大学院生時代（2000年）にナノグラフェン（グラフェンの部分構造を持つ分子）の内部にホウ素やリンを導入したような材料が合成できれば面白いと考えたのがきっかけです。

④なぜこれまで壊れやすく電子デバイスで使えないとされてきたものを、安定したものができると踏んで、研究を続けることができたのですか。

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④我々の分子は安定になると思って合成していましたが、実用できるほど安定かどうかまでは予想できません。だから、実際に合成して確かめることが大事です。仮にその分子が実用できるほど安定ではなくても、どの程度の安定性を持つかが分かれば、次のアイディアにつながるのでその知見は無駄にならないです。研究というのは、うまくいかないのが当たり前なので、うまくいったらすごい（嬉しい）と自分が信じられることなら、リスクは気にせずトライし続けることが大事です。うまくいかなくても、その理由がわかれば、将来の研究の役に立ちます。

⑤ホウ素を社会に活かせるかもしれないと考えたきっかけのできごとがあれば教えていただきたいです。

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⑤2010年頃に開発した、ホウ素を1つ、窒素を1つ持つ化合物（One-potホウ素化の式中の化合物）を有機EL素子中でホスト材料として用いたところ、十分に安定であることが分かりました。

⑥多重共鳴材料の利点を簡潔に教えて下さい。

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⑥多重共鳴材料の大きな利点は、分子内振動と励起エネルギーとの相互作用を非常に小さくできる点です。振動が抑えられると発光スペクトルがシャープになるだけでなく、励起エネルギーが熱として逃げにくくなり、電気エネルギーを高効率で光に変換できます。また、多重共鳴効果によってHOMOとLUMOを異なる炭素位置に局在化させられるため、三重項励起状態のエネルギーを高く保つことができます。これはホスト材料として重要な特性であり、一重項励起状態とのエネルギー差が小さくなることで熱活性化遅延蛍光（TADF）が発現します（TADFは九州大学の安達教授が有機ELに利用することでその特性を飛躍的に向上できることを示し注目されています）。私たちが多重共鳴材料を設計した当初の目的は三重項状態を高くすることでしたが、合成・測定の結果、分子振動も強く抑制できることがわかりました。さらに、多重共鳴効果には化合物の安定性を高める効果もあります。

⑦一般的な有機発光分子では結合振動が避けられないとされていた中で、多重共鳴効果による「振動エネルギーとの相互作用の抑制」に着目された理由を教えてください。

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⑦ ⑥への回答を参照してください。

⑧炭素や窒素の原子番号と近い元素はホウ素以外にもあると思うのですが、なぜその中でもホウ素に着目したのですか。

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⑧周期表で炭素周辺にある元素をヘテロ元素というのですが、ヘテロ元素を分子内部に持つナノグラフェン（グラフェンの部分構造を持つ分子）の報告例がほぼなかったので、そういった分子（含ヘテロナノグラフェンと呼んでいます）を合成する反応を開発しようと思いました。最初に開発したのはリンを導入する反応ですが、その後、ホウ素を導入する反応を開発したら、面白い特性を示すことが分かり、ホウ素を中心に研究を進めています。

⑨炎色反応では各金属元素が特有の発色を示しますが、有機ＥＬにおいてはある結合や構造があれば特定の発色をするということはあるのでしょうか。また、あるのであればそれがどのような構造なのか教えていただきたいです。

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⑨炎色反応では、金属原子がもつ特定の「原子軌道」のエネルギー差によって決まった色が出ます。原子では、電子が動ける場所（軌道）のパターンが元素ごとに決まっており、その結果として特有の発色になります。一方、有機ELで光るのは「分子」です。分子では複数の原子が共有結合でつながっているため、電子が動ける範囲は原子 1つではなく“分子全体”に広がります。このとき原子軌道は互いに重なり合って「分子軌道」をつくり、そのエネルギー差が発光波長（色）を決めます。そのため、有機ELには元素ごとの固定された色というものはなく、分子の構造をデザインすることで多様な色を作り出すことができます。一般的には、π共役系（電子が動ける範囲）が大きくなるほどエネルギー差が小さくなり赤い光になり、π共役系を小さくすると青い光になります。

⑩電流を流すと世界最高レベルの高色純度で発光し、十分な安定性を示す「多重共鳴材料」と呼ばれる物質は、LEDのように青の発光が難しいなどということはあるのでしょうか。

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⑩青色LEDが難しかった理由として、高品質GaNを作成できなかったこと、ドーピングが難しかったことなどがあります。つまり青色発光そのものが難しかったのです。一方、有機EL（OLED）でも青色素子が、一番、難しいのですが、その理由は、青色光が、緑・赤色光よりエネルギーが大きく、その分、材料劣化がとても速くなるからです。

⑪青色に光るホウ素含有分子の他に、周波数の異なる別の色の多重共鳴材料はあるのでしょうか。また、他の原子を使った多重共鳴材料は存在しますか。

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⑪青色だけではなく、紫色、水色、緑色、黄色、赤色など様々な多重共鳴材料が開発されています。その中でディスプレイに必要なのは、緑色と赤色なので、現在は、その実用化を目指して研究を進めています。多重共鳴材料は、我々が報告したホウ素と窒素（あるいは酸素）の組み合わせが一番効果的ですが、空軌道か非共有電子対があればいいので、我々の報告の２〜３年後から、ホウ素の代わりにカルボニル基、窒素の代わりに、硫黄、リンなども使うという方法も盛んに報告されています。ただ、これらはスペクトルが幅広くなったり、安定性が低くなるという問題があります。

⑫「One-potホウ素化」「One-shotホウ素化」の手法を開発するにあたってどのような技術を用いてどのような研究を実施されましたか。

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⑫「One-potホウ素化」「One-shotホウ素化」は新しい有機合成手法ですが、全く未知の反応原理から生まれたものではありません。実際、ホウ素を用いた Friedel–Crafts型反応は、1950年代に報告例があります。私たちの研究では、この反応を単発の環化や置換で終わらせるのではなく、ホウ素化に用いる化合物と反応条件を工夫することで、ホウ素導入と骨格形成が連続的に進行するように制御することで、分子内部にホウ素を導入できる One-pot/One-shot ホウ素化反応を開発しました。

⑬「One-potホウ素化」「One-shotホウ素化」の合成手法の開発の際、考えていた応用例と今実際にある応用例で差はありますか。また、どのような分野に応用ができるとお考えになっていますか。

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⑬当初はOne-pot/One-shotホウ素化によって得られる分子を、有機半導体材料としての応用を主に想定していました。しかし、多重共鳴という分子設計を考案した結果、電荷輸送特性よりも発光特性の優位性が明確になり、現在では発光材料の開発により多く使われています。最近になって、多重共鳴材料が有機薄膜太陽電池（OPV）や有機光検出器（OPD）においても有効であることが分かってきており、今後は発光材料に限らず、さまざまな有機電子デバイス分野への応用が広がっていくと考えています。

⑭One-shotホウ素化のPh3Bの役割が気になります。反応式には無くてもいいように見えますが、必須なのでしょうか。また、もう実用化される材料ということですが、量産において、特に問題は生じませんでしたか。
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⑭Ph3Bは塩基として加えています。One-shotホウ素化では、C-B結合の形成に伴い、HBrやHIが副生します。それをアミンなどの塩基で捕捉する必要があるのですが、ここではPh3Bを用いています。Ph3Bを塩基として使うことは普通はないのですが、HIと徐々に反応して、Ph-H(ベンゼン)と、Ph2B–Iを発生するので、結果として塩基として作用することになります。この場合は、アミンが有効ではなかったので、Ph3Bを使用していますが、塩基として用いた報告例は過去にありませんでした。

多重共鳴材料は実用されていますが、その量産には、「One-potホウ素化」「One-shotホウ素化」が使用されています。ただ、量産ではPh3Bは使用されていません。

⑮今回の合成された材料の精製方法（純度100％にする）は、どのような方法でしょうか。多重共鳴材料の欠点があれば教えてください。例えば、耐久性などは良好なのでしょうか。
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⑮研究室レベルでは、溶媒による洗浄とシリカゲルカラムクロマトグラフィーを組み合わせて精製することが多いです。溶媒洗浄は物質の溶解度差を利用して不純物を除去する方法で、カラムクロマトグラフィーは極性の差を利用して分離します。一方、工業的スケールではシリカゲルカラムクロマトグラフィーは現実的ではないため、洗浄と晶析を組み合わせて、実用上十分に高い純度まで精製します。また、素子作成を蒸着で行うので、多くの場合、揮発性、不揮発性の不純物を除く昇華精製も必要になります。

多重共鳴材料は素子中では高い安定性を示します。ただ、電子豊富なために酸化に弱い場合があり、精製中に酸化されないように気をつける必要があります。素子中には酸素はないので問題はありません。

⑯多重共鳴材料の開発された際に最も苦労されたことは何ですか。ホウ素という不安定な元素を安定化して使えるようにしたとのことですが、その過程で一番苦労された点は何ですか。
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⑯多重共鳴材料を設計して合成するという段階では、実はそれほど大きな苦労はありませんでした。一般に有機ホウ素化合物は不安定ですが、分子設計を工夫すれば十分に安定に扱えます。一方で、最も苦労したのは、多重共鳴材料を最初に報告した論文を学術誌に通す過程でした。当時は今までにない分子設計概念だったため、有名な一般誌の編集者から何度か査読に回される前に却下されました。その後、専門誌の編集者が初めて査読に回してくれ、そのままアクセプトされました。新しいアイディアは、その価値や斬新さが最初は正しく評価されないことがあります。現在では多重共鳴材料が広く認知され、世界中で多くの研究者が研究する分野になったため、一般誌にも論文が通りやすくなっています。

⑰有機発光材料を多重共鳴材料に変えると構造が大きくなっていると思うのですが、今、画質を高めるためにピクセル数を細かくしている中で、弊害などはないのでしょうか。
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⑰多重共鳴材料は、一般的な有機発光分子と比べると分子構造がやや大きく見えますが、実際のデバイスでは全く問題になりません。理由は、分子の大きさとディスプレイのピクセルサイズのスケールが桁違いに異なるためです。有機発光分子の大きさはナノメートル（10のマイナス9乗メートル）程度です。一方、スマートフォンのディスプレイでは、画質を高めるためにピクセルが微細化されていますが、それでも1ピクセルの大きさは数十マイクロメートル（10のマイナス6乗メートル）あります。つまり、ピクセル1個の中には、発光分子が何万個も並ぶことになります。そのため、分子が少し大きくなったとしても、ピクセルサイズや画質に直接的な悪影響が出ることはありません。

⑱多重共鳴材料の実用化に必要なものは何ですか。

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⑱青色については、多重共鳴材料はすでに広く実用化されています。これまで青色有機ELでは蛍光材料が使われていましたが、色純度に限界がありました。多重共鳴材料は色純度に非常に優れているため、青色では従来の蛍光材料がほぼ多重共鳴材料に置き換わっています。一方、緑色と赤色では事情が異なります。これらの色では、もともと蛍光材料よりも効率の高い燐光材料が使われており、発光効率の点ではすでに非常に高い性能が実現されています。多重共鳴材料は色純度では燐光材料より優れていますが、TADF特性を利用して燐光材料と同等以上の高効率を出そうとすると、分子にかかる負担が大きくなり、素子寿命が短くなるという課題があります。そのため、緑色と赤色については、高耐久化が必要で、実用化まではあと2〜3年程度かかると考えています。

⑲開発された技術を使った有機ELテレビなどに応用されていますが、有機ELテレビは値段が高価だと思いますが、より広く使われるために、どんなふうにコストダウンしようと考えられますか。次世代ディスプレイ応用が期待されているとの事ですが、次世代ディスプレイとはどんなものになると考えられていますか。

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⑲有機ELテレビが高価な理由はいくつかあります。まず、生産に使われる蒸着装置が高価であり、さらにそれを使って安定した量産技術を確立するまでに多くの開発コストがかかります。そのため、製品が出始めた初期段階では、どうしても価格が高く設定されます。これは液晶ディスプレイも同じで、登場した当初は現在よりもはるかに高価でした。また、有機ELディスプレイは、作ったものがすべて問題なく動くわけではなく、一定の割合で販売できない失敗品が出ます。いわゆる歩留まりの問題で、これもコストを押し上げる要因です。ただし、装置技術やプロセスは時間とともに改善されるため、歩留まりは徐々に向上し、価格は下がっていきます。さらに、材料コストも重要です。現在の有機ELでは、特に緑色や赤色にイリジウムというレアメタルを使った燐光材料が使われており、これが材料コストを高くしています。多重共鳴材料はすでに青色で実用化されていますが、今後、緑色や赤色にも応用できれば、レアメタルを使わない材料に置き換えることができ、材料コストの低減が期待されます。この方向で、私たちを含めて多くの大学や企業が研究を進めています。

次世代ディスプレイの一例として、透明ディスプレイがあります。普段は透明で、必要なときだけ画像を表示できれば、窓全面をディスプレイにしたり、普通のメガネに表示機能を持たせたりすることが可能になります。また、フィルム状のディスプレイに発電や電池の機能を組み合わせれば、折りたたんで持ち歩き、必要な場所に貼り付けて表示装置として使うことも考えられます。有機ELは薄く柔らかいフィルム状にできるため、体に巻き付けて光を用いた治療に使ったり、センサー機能を組み込んで生体モニタリングに利用したりする研究も進んでいます。このように次世代ディスプレイは、「見るための画面」から、「環境や人と一体化する表示・機能デバイス」へと進化していくと考えられています。

⑳有機ELの発光材料は今やスマホなどに広く使われていますが、今後、どんな新しい分野（例えば量子通信や医療など）への応用が期待されていますか。

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⑳ ⑲への回答を参照してください。

㉑ＬＥＤの耐久性について、具体的にはどのように向上されているのか、また、多重共鳴材料の実用化について、現在最も大きな課題となっていることと考えられる解決策についてお尋ねしたく存じます。

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㉑ ⑱への回答を参照してください。

㉒多重共鳴材料を使うことによってエネルギーロスをなくすことが可能になるとありましたが、実際どれほどのエネルギーロスをなくすことができるのでしょうか。また、画質の方はどれほど鮮明になるのでしょうか。有機ＥＬディスプレイでは、カラーフィルターがあるのでより鮮明になるのでしょうか。

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㉒従来の青色有機ELでは、発光した光のうち約30％がカラーフィルターでカットされ、光として利用できないロスになっていました。色純度の高い多重共鳴材料では、発光スペクトルが非常にシャープなため、このようなフィルターによるロスを大幅に減らすことができます。

また、有機ELディスプレイでは、赤・緑・青の色純度を高めるためにカラーフィルターを使用しますが、特定の波長だけを完全に通し、それ以外を完全に遮断できる理想的なフィルターは存在しません。そのため、元の発光スペクトルが広い場合、不要な波長成分がフィルターを通過してしまい、色純度の向上には限界があります。結果として、画像の彩度の向上にも限界が生じます。この点は、有機ELディスプレイだけはなく、液晶ディスプレイでも共通の課題です。

㉓化学反応の「One-pot」や「One-shot」のような効率化は、環境負荷の低減にもつながると思います。環境面のメリットについても教えてください。

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㉓化学反応をOne-potやOne-shotにすることは、環境負荷の低減にもつながります。従来の多段階合成では、その都度反応を止めて精製する必要があり、多くの試薬や有機溶媒、エネルギーを消費します。反応を一段階にまとめることで、使用する溶媒や試薬の量を大きく減らすことができ、廃棄物も少なくなります。一方で、私たちがこの手法を開発した最大の意義は、単なる効率化だけではありません。One-pot/One-shotホウ素化によって、従来の方法では合成が難しかった分子構造が合成可能になり、その結果として多重共鳴材料という新しい材料群が生まれました。現在では、世界中の研究者が多重共鳴材料の研究を進め、優れた発光材料が次々と報告されていますが、こうした研究の多くは、これらの分子を実際に合成できる手法があって初めて可能になっています。

㉔先生が研究された内容を企業が使う、もしくは使っていると思いますが、権利（特許など）はどうなっていますか。変な話ですが、特許料のようなものを受け取ったりしますか。
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㉔一般に、大学で行われた研究成果をもとにした特許は大学に帰属します。特許出願には、大学単独で出願する場合と、企業と共同で出願する場合の二通りがあります。どちらの場合でも、研究成果が実用化されれば、大学の規定に基づいて発明者に特許料が分配されます。私も発明者として受け取っていますが、医・薬学、工学、情報科学、農学といった、研究成果が実用化や事業化に直結しやすい分野では特別なことではありません。

㉕有機ＥＬディスプレイの価格を抑えるためにどのようなことが必要なのでしょうか。高エネルギーから低エネルギーに戻るときに放出する色はどのように決まるのでしょうか。
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㉕ ⑨,⑲への回答を参照してください。