固体刺激応答特性を有するエラストマーラッピングソフトCPL材料の開発

• Project Area: Soft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering
• Project/Area Number: 20H04678
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: 今井 喜胤 近畿大学, 理工学部, 准教授 (80388496)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 円偏光発光 / 磁気円偏光発光 / 円偏光電界発光 / 磁気円偏光電界発光 / CPL / MCPL / CPEL / MCPEL / ソフトクリスタル / エラストマー / キラル / 蛍光

Outline of Research at the Start

発光には、左回転・右回転2種類の回転する光：円偏光発光(CPL)が存在し、今までにない新しい光学特性を有する。
本研究では、CPLを発する発光体を、熱で柔らかくなり、かつ伸縮・成型容易な高分子中に混ぜることにより、様々な外部刺激（加熱・伸縮・圧縮・磁場）により、CPLのスイッチング・記憶・増幅・消去さらにはCPL波長のチューニングを可能にする次世代ソフトCPL材料を開発する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、発光体を、エラストマーなどの有機高分子中あるいは無機固体中にドーピングすることにより、機能性を有するソフト円偏光発光(CPL)材料を開発するものである。機能性ソフトCPL材料への展開を指向し、外部環境を変化させることにより、CPL特性を制御できる非古典的円偏光発光(NC-CPL)システムについて検討した。
まず、ぺリレン骨格のベイポジションのπ共役を拡張した新規光学活性ペリレンジイミド発光体の合成に高収率で成功した。有機高分子PMMA-filmに、合成したぺリレンジイミド発光体をドープし、CPLスペクトルを測定したところ、ペリレン由来のCPLを観測し、置換基を拡張することにより異方性の増加が観測された。興味深いことに、置換基の違いにより、同じキラリティーを有しているにも関わらずCPL符号の完全な反転が観測された。
続いて、ラセミ体の有機-無機ハイブリッドイリジウム発光体Ir(Ⅲ)(piq)3, Ir(Ⅲ)(ppy)3, Ir(Ⅲ)(F2-ppy)2(pic)および Ir(Ⅲ)(BT)2(acac)において、赤色、緑色、青色、黄色の磁気円偏光発光(MCPL)特性の発現に成功した。外部磁場の方向を反転させることにより、MCPLの符号を反転させることに成功した。この有機イリジウム(III)錯体Ir(III)(ppy)3とIr(III)(ppy)2(acac)を発光層に埋め込むことにより，外部磁場誘起円偏光電界発光(MCPEL)デバイスを開発した。このデバイスは、CPELを発し、その光の回転方向は、Ir(III)錯体の配位子の種類とファラデー配置に基づく磁気の方向で制御することに成功した。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] External Magnetic Field-Driven Ambidextrous Circularly Polarized Electroluminescence from Organic Light-Emitting Diodes Containing Racemic Cyclometalated Iridium(III) Complexes (2022)
  • Author(s): Hara, K.; Morimoto, A.; Matsudaira, K.; Suzuki, S.; Yagi, S.; Fujiki, M.; Imai, Y.
  • Journal Title: ChemPhotoChem. Volume: 6 Issue: 4 Pages: 1-5
  • DOI: 10.1002/cptc.202100253
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Circularly polarized luminescence from π-conjugated chiral perylene diimide luminophores: The bay position effect (2021)
  • Author(s): Kitahara, M.; Mishima, K.; Hara, N.; Shizuma, M.; Kanesaka, A.; Nishikawa, H.; Imai, Y.
  • Journal Title: Asian J. Org. Chem. Volume: 10 Issue: 11 Pages: 2969-2974
  • DOI: 10.1002/ajoc.202100483
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Red-Green-Blue-Yellow (RGBY) Magnetic Circularly Polarised Luminescence (MCPL) from Optically Inactive Phosphorescent Ir(III) Complexes (2021)
  • Author(s): Kitahara, M.; Suzuki, S.; Matsudaira, K.; Yagi, S.; Fujiki, M.; Imai, Y.
  • Journal Title: ChemistrySelect Volume: 6 Issue: 41 Pages: 11182-11187
  • DOI: 10.1002/slct.202103117
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic Circularly Polarized Luminescence from Pt II OEP and F2‐ppyPt II (acac) under North‐up and South‐up Faraday Geometries (2021)
  • Author(s): Matsudaira Kana、Mimura Yuki、Hotei Junichi、Yagi Shigeyuki、Yamashita Ken‐ichi、Fujiki Michiya、Imai Yoshitane
  • Journal Title: Chemistry An Asian Journal Volume: 16 Issue: 8 Pages: 926-930
  • DOI: 10.1002/asia.202100172
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sign inversion in magnetic circularly polarised luminescence of fused aromatics with 1.6 T N-up/S-up Faraday geometry (2021)
  • Author(s): Toda Hayato、Hara Nobuyuki、Fujiki Michiya、Imai Yoshitane
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 11 Issue: 3 Pages: 1581-1585
  • DOI: 10.1039/d0ra09233a
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Controlling the sign of Excimer‐Origin Circularly Polarised Luminescence by Balancing Hydrophilicity/Hydrophobicity in Bipyrenyl Arginine Peptides (2020)
  • Author(s): Mimura Yuki、Motomura Yuki、Kitamatsu Mizuki、Imai Yoshitane
  • Journal Title: Asian Journal of Organic Chemistry Volume: 10 Issue: 1 Pages: 149-153
  • DOI: 10.1002/ajoc.202000463
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Excimer-origin CPL vs. monomer-origin magnetic CPL in photo-excited chiral binaphthyl-ester-pyrenes: critical role of ester direction (2020)
  • Author(s): Okada Hana、Hara Nobuyuki、Kaji Daiki、Shizuma Motohiro、Fujuiki Michiya、Imai Yoshitane
  • Journal Title: Physical Chemistry Chemical Physics Volume: 22 Issue: 25 Pages: 13862-13866
  • DOI: 10.1039/d0cp02215b
  • Peer Reviewed
• [Presentation] イリジウム錯体によるRGB+Y磁気円偏光発光(MCPL)と磁気円偏光有機発光ダイオード(MCP-OLED) (2022)
  • Author(s): 北原 真穂・鈴木 聖香・森本 あみ・松平 華奈・八木 繁幸・藤木 道也・今井 喜胤
  • Organizer: 日本化学会 第102春季年会
• [Presentation] バイアリール発光体からの円偏光発光(CPL)および磁気円偏光発光(MCPL) (2021)
  • Author(s): 岡田 啓汰、戸田 隼人、池田 進太郎、靜馬 基博、宮坂 誠、今井 喜胤
  • Organizer: 日本化学会第101春季年会