1対1の水素結合を鍵としたカルボラン類の発光機構制御と三色同時発光性分子への展開
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21J14940
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 33010:Structural organic chemistry and physical organic chemistry-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
越智 純毅 京都大学, 地球環境学堂, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | o-カルボラン / エキシマー発光 / 水素結合 / 二重発光 |
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| Outline of Research at the Start |
o-カルボラン（CB）は、炭素原子2個、ホウ素原子10個から構成される正二十面体型クラスター化合物である。CBに芳香環を置換した化合物は、芳香環の局所励起によるLE発光と、電荷移動によるCT発光の二色発光を示すことが知られている。さらに近年では、単分子ではなく二分子間の過程であるエキシマー発光を示すCB誘導体も報告されている。これら三種類の発光機構を制御することができれば外部刺激に対するセンシング等の応用につながると期待されるが、これまで有効な戦略は提案されていない。そこで本研究では、「水素結合の導入」という新たな戦略を用いて、CBが示す三種の発光機構を自在に制御することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
・メチレン基をリンカーに有するo-カルボラン－アクリジン連結系の合成と評価
研究員は昨年度以前の研究にて、o-カルボラン（oCB）とアクリジンをメチレン基で連結した分子が水素結合に基づくダイマー構造を形成し、固体状態で「二重エキシマー発光」という稀有な光学物性を示すことを見出している。本年度は、温度可変分光測定やDFT計算を行うことで発光の詳細なメカニズムを明らかにし、二重エキシマー発光についての系統的評価を初めて行うことに成功した。以上の研究により，アクリジンの局所励起（LE）発光および二種のエキシマー発光という，三種類の発光を示す分子系を構築した。
・o-カルボランの分子内電荷移動（ICT）発光についての実験的評価および考察
oCBの炭素上へ芳香環を導入した分子群は、oCBから芳香族へのICTに基づく高輝度発光を示す。ここで、oCBが有する様々な発光メカニズムを自在に設計するためには、ICTの効率を制御する指針を得ることが必要である。こうした背景のもと、本年度は ①芳香環をoCBの炭素上・ホウ素上それぞれに導入した場合の光学特性の違い、②芳香環の異なる置換位置へoCBを導入した場合の光学特性の違い、という2種類の研究を実施した。これらの検討より、ICT効率を支配する因子として「oCBのC-C結合と芳香環の環中心の距離」が重要であると見出され、oCBを基盤とした発光性分子のメカニズムを制御する新たな設計指針を提案した。
以上の研究により，LE発光・ICT発光・エキシマー発光という，oCBが生じうる発光過程について詳細な検討を行い，その設計指針について洞察を得ることができた。これらの知見は，oCBを基盤とした機能性発光材料をボトムアップ的に設計する上で重要であると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(19 results)
