| Project/Area Number |
20K15302
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
亀渕 萌 日本大学, 文理学部, 助手 (60758564)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 透明発光体 / プロトン伝導 / Nafion / 希土類錯体 / プロトン伝導フィルム / フルカラー発光 / プロトン応答 |
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| Outline of Research at the Start |
透明発光体は自身の光散乱による損失が少なく、次世代の省エネ材料として期待されている。本研究では、まずpH応答性のβ-ジケトン配位子に青色発光を示すキニーネを導入した配位子でTb(III)、Eu(III)錯体を合成し、フルカラー発光素子とする。これをNafionというプロトン伝導膜へ導入し、外部pH制御、または電圧をかけて生じるプロトン伝導を利用して透明フィルムのフルカラー発光制御への展開を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、単一の透明フィルムにおいて複数の発光波長を外部刺激で制御することを目指して、陽イオン交換膜・プロトン伝導膜として有名なナフィオン（Nafion）とpH依存発光性分子のハイブリッド材料を開発している。
前年度は、pH応答性希土類錯体[Ln2(PBA)6] (Ln = Eu, Tb; HPBA = N-(2-pyridinyl)benzoylacetamide) とともに青色発光の要素としてキニーネ(Quinine)をNafionへ導入した3成分系の透明発光フィルム[Eu2(PBA)6]/[Tb2(PBA)6]/Quinine@Nafionに対してpH（緩衝液）の制御を行った。その際、希土類錯体とキニーネとの間で発光強度が最大で10倍以上異なったため、本年度はプロトン量に加えてキニーネの導入量を変化させた。希土類錯体に対してキニーネを1/2等量、1/5等量、1/10等量とし、有機固体酸を作用させてプロトン量のコントロールを行ったが、今回は相対的にTb由来の544 nm (5D4 -> 7F5)がEu由来の614 nm (5D0 -> 7F2)およびキニーネ由来の490 nm付近の発光強度よりかなり強く出る傾向が見られた。キニーネから希土類錯体へのエネルギー移動などがないか、考察を進めているところである。また、フィルムへ直流電圧を印加することによってプロトン伝導を誘起させ、発光波長を制御する試みにおいて、フィルムの作成過程やpH調整の過程で関与する種々のイオン（水素イオン、ナトリウムイオン、リン酸イオン等）が関与している可能性を見出しており、考察を進めているところである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
発光物質[Eu2(PBA)6], [Tb2(PBA)6], およびQuinineの3成分の相対比による強度比の変化、さらにプロトン量、溶媒といった多数のパラメータを最適化する必要性が見いだされた。また、電圧印加による発光色制御に関しては、単にプロトンの移動だけではなく、それ以外に導入されたナトリウムイオン、リン酸イオン等のイオンが関与している可能性を初めて見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きキニーネ、[Eu2(PBA)6], [Tb2(PBA)6]錯体のNafionへの導入割合とプロトン量を変化させて、青・緑・赤色の発光強度が同程度の水準で制御できるように調査を進める。その後、フィルムのプロトン伝導測定を実施する予定である。また、フィルムに対する電圧印加によるフルカラー発光の制御まで検討するとともに、Nafion内に含有されるイオンがプロトン伝導へ与える影響について考察を進めたい。
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