A new polymer material having the property of fluorescence wavelength change -Exploration of reasons of expression and physical properties of phasing chromism-
| Project/Area Number |
21K04976
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
浜崎 亜富 信州大学, 学術研究院理学系, 准教授 (60510120)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | PNIPAゲル / エキシマー発光 / ゲル内の溶解度 / エネルギー移動 / 相分離クロミズム / 発光量子収率 / 蛍光 / クロミズム |
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| Outline of Research at the Start |
フォトクロミズム（光による分子構造変化）やエレクトロクロミズム（電場による酸化還元）は外部刺激で色調を可逆的に変化させる現象で，近年ではディスプレイ材料や記憶材料として民生品にも応用されているが，それぞれに特化した分子を開発する必要がある。申請者は最近，ゲルに蛍光分子を取り込むだけで温度の変化により色調が変化する新たなクロミズムを発見した。ゲルと分子の組み合わせは無数にあり，これらを組み合わせることでユニバーサルなクロミズムを生み出すことができると考えている。本課題では，なぜ色調変化が起こるかと，各状態の分子特性を明確にし，ユニバーサルなクロミズムの開発につなげる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，申請者はピレンなどの疎水的な蛍光性分子を，感温性体積相転移ゲルとして知られるPNIPAゲル（親水性の高分子ゲル）内に閉じ込めて吸脱水を行うだけで，発光波長を俊敏かつ可逆的に切り替わることができる新しいクロミズム（相分離クロミズム）を発見した。ゲルは種類によって多様な機能性を示し，蛍光分子は豊富な選択性があるので，双方を任意に組み合わせれば，これまでの光や電気で誘起される既存のクロミズムを多様で多彩なクロミズムを実現できる。この新しいクロミズムの鍵になるのはエキシマー発光であり，これまで報告例のない分子でのエキシマー発光が，ゲル内では簡単に起こることを立て続けに発見したが，なぜゲル内でエキシマーを形成しやすいのかは明らかではなかった。
本課題では，「１．励起状態の物性解明」，「２．発光体の量子収率測定と最適化」，「３．なぜゲル内では相分離が可能になるのか？」「４．複数分子を同時にキャプチャーできるか」の4つの観点から，相分離クロミズムについて明らかにする計画であり，2022年度には，4を継続的に検討するほか，2についても実験システムの構築を始めた。2については，積分球の試料室の温調部の作成に時間を要し，予定より実験の開始が遅くなっている。ただし，分光器と積分球を接続するための光学システムも光量ロスの少ない純正品を購入して，年度末には標準試料の計測に進めるようになった。4のエネルギー移動系では，アントラセンとテトラセンの分子系を中心に，濃度と色調変化の度合いや温度変化へのレスポンスなどを明確にした。また，分子のバリエーションを増やし，長波長の発光の実現を目指している段階である。現在，オレンジ色の発光（これまでは黄色）をクロミズムに取り入れることに成功している。2の量子収率測定が可能になり次第，エネルギー移動効率などに言及できるような実験を実施する。
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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
絶対量子収率以外の実験についてはほぼ実験が完了し，報告書作成時の段階(2023年度初頭)で論文も採択されている。あとは，現象を様々な方面への利用に拡張するために，バラエティー豊かなパターンのクロミズムを実現していく。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度に，準備を進めてきた積分球システムの運用を開始しする。これまで発見した相分離クロミズムの分子系について量子収率を測定し，蛍光寿命を含めた総合的な解析を行うことで，相分離クロミズムの光物理学過程の基礎的知見の収集を完結させる。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
