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Exploration and Luminescence-Property Control of Organic Polar-Crystal Materials Exhibiting Triboluminescence

Research Project

Project/Area Number 22K14667
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 33010:Structural organic chemistry and physical organic chemistry-related
Research InstitutionOsaka Metropolitan University

Principal Investigator

Ogaki Takuya  大阪公立大学, 大学院工学研究科, 特任助教 (80804228)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywordsトリボルミネッセンス / メカノルミネッセンス / 摩擦発光 / 極性結晶 / 結晶構造 / 分子間相互作用 / エネルギー移動 / 発光
Outline of Research at the Start

トリボルミネッセンスは、自発分極をもつ極性結晶材料に機械的刺激を加えることにより発光する現象であり、自発光性の刺激応答性材料としての応用が期待されているものの、材料の合理的な設計指針は確立していない。本研究では高効率なトリボルミネッセンスを示す有機極性結晶材料の創出を目的とし、分子形状と分子間相互作用の異方性に注目した極性結晶材料の探索を行う。さらに、有機トリボルミネッセンスドープ結晶による発光特性の自在制御を試みる。

Outline of Final Research Achievements

Triboluminescence (TL) is a luminescent phenomenon induced by mechanical stimuli, and is applicable to the development of external stimuli-responsive luminescent materials without any photoexcitation. TL materials should undergo charge separation and recombination upon mechanical stimuli, and therefore, should form polar crystals. However, it has been difficult to rationally design such organic polar crystals.
To overcome the difficulty, in this work, we developed new strategies for obtaining organic TL materials based on a host-dopant system. In the system, highly-luminescent materials are doped into polar crystal host materials. Furthermore, we found that π-conjugated molecules with iodo and methoxy groups at the both molecular ends form organic polar crystals which is based on the intermolecular halogen bonding and the herringbone packing.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

有機トリボルミネッセンス現象自体は古くから知られていたものの,詳細な研究があまり進んでいない研究分野であった。本研究では有機光化学と有機結晶化学の知見を生かして,有機トリボルミネッセンス材料の開発指針を明らかにできた。本研究の成果により,有機トリボルミネッセンスの機構解明や応用研究に向けて材料を提供できることに学術的および社会的な意義がある。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (4 results) (of which Open Access: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Machine Learning, Divergent Syntheses, and X-ray Analyses of Dithienobenzothiazole-based Semiconductors Controlled by S・・・N and S・・・S Interactions2024

    • Author(s)
      Ogaki Takuya、Matsui Yasunori、Okamoto Haruki、Nishida Naoyuki、Sato Hiroyasu、Asada Toshio、Naito Hiroyoshi、Ikeda Hiroshi
    • Journal Title

      ChemRxiv

      Volume: - Pages: 1-7

    • DOI

      10.26434/chemrxiv-2023-s48lb-v2

    • Related Report
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    • Open Access
  • [Journal Article] [2.2]パラシクロファン部を含む有機ホウ素錯体の顕著なピエゾフルオロクロミズム2023

    • Author(s)
      大垣 拓也、入井 駿、小澤 芳樹、阿部 正明、佐藤 寛泰、松井 康哲、池田 浩
    • Journal Title

      有機結晶部会ニュースレター

      Volume: 53 Pages: 5-6

    • Related Report
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  • [Journal Article] Diphenyldihydropentalenediones: Wide Singlet?Triplet Energy Gap Compounds Possessing the Planarly Fixed Diene Subunit2022

    • Author(s)
      Nagaoka Tomoki、Matsui Yasunori、Fuki Masaaki、Ogaki Takuya、Ohta Eisuke、Kobori Yasuhiro、Ikeda Hiroshi
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 7 Issue: 44 Pages: 40364-40373

    • DOI

      10.1021/acsomega.2c05341

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Remarkable Piezofluorochromism of an Organoboron Complex Containing [2.2]Paracyclophane2022

    • Author(s)
      Irii Shun、Ogaki Takuya、Miyashita Hana、Nobori Kazutaka、Ozawa Yoshiki、Abe Masaaki、Sato Hiroyasu、Ohta Eisuke、Matsui Yasunori、Ikeda Hiroshi
    • Journal Title

      Tetrahedron Letters

      Volume: 101 Pages: 153913-153913

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2022.153913

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  • [Presentation] 極性結晶を基盤とする有機トリボルミネッセンス材料の開発2024

    • Author(s)
      大垣拓也,松井康哲,池田浩
    • Organizer
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  • [Presentation] Organic Triboluminescence Polar Crystals Based on the Host-Dopant System2023

    • Author(s)
      Takuya Ogaki, Yasunori Matsui, Hiroshi Ikeda
    • Organizer
      The 9th TKU-ECUST-KIST-OMU-UH-IHU-KMITL-UTAR-TNU-HUFI Joint Symposium on Advanced Materials and Applications (JSAMA-9)
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      大垣拓也,松井康哲,池田浩
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      大垣拓也,松井康哲,池田浩
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      Takuya Ogaki, Yasunori Matsui, Hiroshi Ikeda
    • Organizer
      International Symposium of the Graduate School of Engineering, Osaka Metropolitan University
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  • [Presentation] 有機トリボルミネッセンス極性結晶の合理的設計と開発2023

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      大垣拓也,山浦太佑,松井康哲,池田浩
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      第31回有機結晶シンポジウム
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  • [Presentation] 有機トリボルミネッセンス極性結晶の合理的設計と開発2023

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      大垣拓也,山浦太佑,松井康哲,池田浩
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      第2回ソフトクリスタル研究会
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      大垣拓也,山浦太佑,松井康哲,池田浩
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      第50回有機典型元素化学討論会
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  • [Presentation] 酸素・・・ヨウ素ハロゲン結合に基づく有機極性結晶の設計とそのトリボルミネッセンス特性2023

    • Author(s)
      大垣拓也,山浦太佑,松井康哲,池田浩
    • Organizer
      第50回有機典型元素化学討論会
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  • [Presentation] 有機トリボルミネッセンス極性結晶の合理的設計と開発2023

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      大垣拓也,山浦太佑,松井康哲,池田浩
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      第16回有機π電子系シンポジウム
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  • [Presentation] ホスト-ドーパント系で構成される有機トリボルミネッセンス極性結晶2023

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      大垣 拓也・松井 康哲・池田 浩
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      日本化学会第103春季年会(2023)
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  • [Presentation] Through-space Charge-transfer Luminescence of the Nonconjugated Electron Donor-Acceptor Dyad2022

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      Takuya Ogaki, Yutaro Kuramoto, Ryohei Takayasu, Yasunori Matsui, Hiroshi Ikeda
    • Organizer
      25th IUPAC International Conference on Physical Organic Chemistry (ICPOC 25)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 発光性有機結晶の化学:結晶構造と発光機能2022

    • Author(s)
      大垣 拓也
    • Organizer
      第4回高密度共役若手会
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    • Invited
  • [Presentation] トリボルミネッセンスを示す有機極性結晶材料の探索2022

    • Author(s)
      大垣 拓也・松井 康哲・池田 浩
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      第1回ソフトクリスタル研究会
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  • [Presentation] 非共役電子ドナーアクセプターダイアドのスルースペース電荷移動発光2022

    • Author(s)
      大垣 拓也・倉本 悠太郎・高安 凌平・松井 康哲・池田 浩
    • Organizer
      第46回有機電子移動化学討論会
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  • [Presentation] 有機ボロン錯体の室温りん光特性と結晶構造に対するヨウ素置換位置の効果2022

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      大垣 拓也・舛見 笙・酒井 敦史・阿利 拓夢・松井 康哲・佐藤 寛泰・池田 浩
    • Organizer
      第25回ヨウ素学会シンポジウム
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      舛見 笙・大垣 拓也・酒井 敦史・阿利 拓夢・松井 康哲・佐藤 寛泰・池田 浩
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      2022年光化学討論会
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  • [Presentation] 有機ボロン錯体の結晶構造および室温りん光特性に対するヨウ素置換位置の効果2022

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      大垣 拓也・舛見 笙・酒井 敦史・阿利 拓夢・佐藤 寛泰・松井 康哲・池田 浩
    • Organizer
      第32回基礎有機化学討論会
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  • [Presentation] 有機ボロン錯体の室温りん光特性に対するヨウ素置換位置の効果2022

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      大垣 拓也・舛見 笙・酒井 敦史・阿利 拓夢・佐藤 寛泰・松井 康哲・池田 浩
    • Organizer
      第30回有機結晶シンポジウム
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Published: 2022-04-19   Modified: 2025-01-30  

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