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太陽電池用波長変換膜に適した長波長発光を示す高透明ポリイミドの材料設計と創製

Research Project

Project/Area Number 15J06206
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer/Textile materials
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

鹿末 健太  東京工業大学, 大学院理工学研究科(工学系), 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsポリイミド / 室温燐光 / Stokes shift / 重原子効果 / 項間交差 / 発光 / 励起状態分子内プロトン移動
Outline of Annual Research Achievements

ポリイミド(PI)は、酸二無水物とジアミンとを組み合わせて合成される高分子化合物で、高い耐熱性と力学的強度を有することから、半導体産業や航空宇宙産業などで応用されている。本研究では、PIの固体薄膜の発光特性に注目し、太陽電池用波長変換膜への応用に適した”可視域における高い透明性”と”Stokes shift(光吸収・発光波長の差)の大きな発光特性”を示すPI薄膜の開発を目的とした。PIにこれらの性能を付与するために、重原子効果に基づく室温燐光に着目した。本研究では、高透明性を示す室温燐光性PI薄膜の開発を目的として,新規に合成した含臭素ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から半芳香族PI薄膜を調製し、発光特性を解析した.臭素導入によるビフェニル構造の二面角広角化に伴う立体効果により,凝集体形成が効果的に抑制され,得られたPI薄膜は高い無色透明性を示すとともに,315 nmの光励起により512 nmにStokes shiftの非常に大きな緑色の室温燐光(12,215cm-1)を示すことが明らかとなった.また、このPI薄膜の燐光強度は、真空下及び低温下において著しく増大することが明らかとなった。
以上のことから、PIの酸二無水物部に重原子置換基を導入することにより、波長変換膜への応用に適した”可視域における高い透明性”と”Stokes shiftの非常に大きな発光特性”が同時に達成できることが明らかとなった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Book (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Center for Phys. Sci. and Technol./Kaunas University of Technology(リトアニア)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Center for Phys. Sci. and Technol./Kaunas University of Technology(リトアニア)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Polyimides with Heavy Halogens Exhibiting Room-Temperature Phosphorescence with Very Large Stokes Shifts2016

    • Author(s)
      K. Kanosue, S. Ando
    • Journal Title

      ACS Macro Letters

      Volume: 5 Issue: 12 Pages: 1301-1305

    • DOI

      10.1021/acsmacrolett.6b00642

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Polyimide and Imide Compound Exhibiting Bright Red Fluorescence with Very Large Stokes Shifts via Excited-State Intramolecular Proton Transfer II. Ultrafast Transfer Dynamics in the Excited State2016

    • Author(s)
      K. Kanosue, R. Augulis, D. Peckus, R. Karpicz, T. Tamulevicius, S. Tamulevicius, V. Gulbinas, S. Ando
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 49 Issue: 5 Pages: 1848-1857

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.5b02224

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fluorescence Emissions of Imide Compounds and End-Capped Polyimides Enhanced by Intramolecular Double Hydrogen Bonds2015

    • Author(s)
      K. Kanosue, S. Ando
    • Journal Title

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      Volume: 17 Issue: 45 Pages: 30659-30669

    • DOI

      10.1039/c5cp05055c

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Room-Temperature Phosphorescent Polyimide for Wavelength Converting Applications2016

    • Author(s)
      K. Kanosue, S. Ando
    • Organizer
      5th Intl. Educ. Forum Environ. Energy Sci.
    • Place of Presentation
      San Diego
    • Year and Date
      2016-12-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 無色透明性を有する室温燐光性ポリイミド2016

    • Author(s)
      鹿末 健太、安藤 慎治
    • Organizer
      2016年光化学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2016-09-06
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Highly Phosphorescent Polyimides for Wavelength Converting Applications2015

    • Author(s)
      K. Kanosue, S. Ando
    • Organizer
      4th Intl. Educ. Forum Environ. Energy Sci.
    • Place of Presentation
      Hawaii, USA
    • Year and Date
      2015-12-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 室温燐光を示す高透明性ポリイミド薄膜の開発2015

    • Author(s)
      鹿末 健太,安藤 慎治
    • Organizer
      第22回日本ポリイミド・芳香族系高分子会議
    • Place of Presentation
      秋田、日本
    • Year and Date
      2015-11-20
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Design and Development of Room-Temperature Phosphorescent Polyimides Based on Heavy Atom Effects2015

    • Author(s)
      K. Kanosue, S. Ando
    • Organizer
      Annual Meeting on Photochemistry 2015
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      2015-09-09
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] ポリイミド・芳香族系高分子最近の進歩2016年2016

    • Author(s)
      鹿末 健太,安藤 慎治
    • Publisher
      (財)繊維工業技術振興会
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      2016 Annual Research Report
  • [Book] ポリイミド・芳香族系高分子最近の進歩2015年2015

    • Author(s)
      鹿末 健太,安藤 慎治
    • Publisher
      (財)繊維工業技術振興会
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      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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