| Project/Area Number |
22KJ1722
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| Project/Area Number (Other) |
21J23096 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中村 将志 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | azobenzene / boron / luminescence / conjugated polymer / 近赤外発光 / 固体発光 / 共役系高分子 / ドナー・アクセプター / ホウ素錯体 / FRET / アゾベンゼン / エネルギー移動 / アゾ基 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、主鎖骨格に窒素を含む共役系高分子を創出し、窒素部位へのヘテロ元素の配位による発光特性の改良・制御を目的とする。配位元素に特有の錯体構造及び電子状態が共役系高分子の発光性に与える影響を解明することを学術的目標として設定し、近赤外領域を含む長波長領域での高効率固体発光や、動的な配位結合の形成・解離を利用した発光性制御など、従来の炭素骨格では達成が困難な性能を実現することで新たな機能性高分子材料を開拓する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は、縮環型アゾベンゼンホウ素錯体を基盤とする、近赤外発光性π共役系高分子の高機能化に向け、π共役系から垂直に張り出すホウ素置換基に着目した分子設計を行ってきた。本年度は、この錯体の電子アクセプター性を極限まで高め、これを基盤とした第二近赤外発光性のドナーアクセプター型π共役系高分子の創出を行った。ホウ素置換基として強力な電子求引性基であるトリフルオロメチル基を導入することで、誘起効果によりLUMO準位が低下することを確認した。加えて、トリフルオロメチル基は溶解性の向上にも寄与し、ドナーの選択の幅が広がった。得られたドナーアクセプター型高分子の吸収発光は1000 nm以上の波長域である第二近赤外領域にまで長波長化することに成功した。得られた高分子はミセル化することで水中でも発光を観測でき、なおかつ拡張されたπ共役系に起因した優れた光吸収能により良好な輝度であることも明らかにした。バイオイメージング分野で特に有望視される第二近赤外発光性材料の設計において、利用できる電子アクセプター骨格は非常に限定的であった。本研究は、縮環型アゾベンゼンホウ素錯体のポテンシャルを実証し、第二近赤外発光性材料の設計の幅を広げることに寄与できたと考えている。
計画段階では、ホウ素だけでなく、他の元素の導入による機能性材料の開発も予定していたが、新たに開発した当該ホウ素錯体のホウ素置換基の修飾法をきっかけに、ホウ素置換基に着目した高分子の機能開拓に注力する運びとなった。その結果、当初予定していた固体発光性の強化以外にも、凝集誘起発光性の発現や、波長変換能の付与、上述した第二近赤外発光性の付与を達成した。加えて、クリックケミストリーによる重合後修飾と外部刺激による導入ユニットの放出を実証し、新たなセラノスティクス薬剤としての応用可能性を示し、基礎と応用の両面から当該材料の有用性を見出すことができた。
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