希土類ナノ物質/有機ハイブリッド化による巨大組織体形成と機能創発

• Project Area: Emergent Chemistry of Nano-scale Molecular System
• Project/Area Number: 21111516
• 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: Hokkaido University (2010); Nara Institute of Science and Technology (2009)
• Principal Investigator: 長谷川 靖哉 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (80324797)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2010: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2009: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: ナノ材料 / 超分子化学 / 超格子 / 機能創発 / 希土類 / ユーロピウム / 会合体 / 自己組織体 / ナノ結晶 / TEM / SAXS / 磁気特性

Research Abstract

これまで、ファラデー効果に理想的な物質として希土類ナノ結晶EuX(ユーロピウムカルコゲナイド:X=0,S,Se)の合成およびファラデー効果に関する研究を世界に先駆けて行ってきた。このEuXナノ結晶から構成される巨大な自己組織体はEuXナノ結晶間の磁気的相互作用を増大させると考えられ、新しい機能材料への展開が期待される。本年度は溶液中におけるEuSナノ結晶から構成される巨大組織体の構造制御および機能発現に関する検討を行った。
平均粒子サイズ15nmのEuSナノ結晶をアルコール中に分散し、その溶液中における自己会合体形成を光散乱測定(DLS測定)により観察した。観察の結果、アルコール分子の分子サイズが小さいもにほど、大きなEuSナノ結晶会合体を形成することがわかった。さらに、その会合体の大きさは使用するアルコール分子の種類によって制御できることも明らかにした。この溶液中における自己会合体の構造については小角X線散乱測定により同定をした。
EuSナノ結晶会合体を含むアルコール溶液に磁場を印可し、偏光回転角測定を行った。測定の結果、偏光回転が見られる波長領域はEuSナノ結晶分散溶液にくらべて大きく超波長シフトしていることがあきらかとなった。これは、EuSナノ結晶会合体においてEuS結晶同士のエキシトン・カップリングが発生したためと現在考えている。本研究により、EuSナノ結晶会合体を形成することによる特異的な光物性発現の観察にはじめて成功した。

Research Products

• [Journal Article] Size-controlled Aggregation of Cube-shaped EuS Nanocrystals with Magneto-optic Properties in Solution Phase (2011)
  • Author(s): Y.Hasegawa, et al
  • Journal Title: Langmuir Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced Near-infrared Luminescence of Yb(III) Complexes with Phosphine Oxide and Hexafluorocetylacetonate Ligands (2011)
  • Author(s): Y.Hasegawa, et al
  • Journal Title: Bull Chem.Soc.Jpn. Volume: 82 Pages: 148-154
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recent progress of luminescent metal complexes with photochromic units (2010)
  • Author(s): Y.Hasegawa, et al
  • Journal Title: Coord.Chem.Rev. Volume: 254 Pages: 2643-2651
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-assembling Formation and Enhanced Magnetic Properties of Three-dimensional Super-lattice Structures Composed of Cube-shaped EuS nanocrsytals (2010)
  • Author(s): Y.Hasegawa, et al
  • Journal Title: Chem.Mater. (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Brilliant Lanthanide Phosphors Composed of Asymmetric Coordination Structures (2010)
  • Author(s): Y.Hasegawa, et al
  • Journal Title: J.Ceramic Processing Res. (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characteristic Structures and Photophysical Properties of Nine-Coordinated Europium(III) Complexes with Tandem-connected Tridentate Phosphine Oxide Ligands (2009)
  • Author(s): Y.Hasegawa, et al
  • Journal Title: Eur.J.Inorg.Chem. Pages: 4777-4785
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Strong-luminescent materials containing asymmetric Eu(III) complexes (2010)
  • Author(s): Y.Hasegawa
  • Organizer: 17th Regional Symposium on Chemical Engineering (RSCE2010)
  • Place of Presentation: Queen Sirikit National Convention Center Bangkok, Tailand(招待講演)
• [Presentation] Brilliant Lanthanide Phosphors composed of Asymmetric Coordination Structures (2009)
  • Author(s): Y.Hasegawa
  • Organizer: International Symposium for Phosphor Materials
  • Place of Presentation: 新潟県新潟市
  • Year and Date: 2009-11-05
• [Book] 光ナノ科学への招待 (2010)
  • Author(s): 長谷川靖哉, 他
  • Total Pages: 119
  • Publisher: 化学同人
• [Patent(Industrial Property Rights)] 金属イオンドープEu(II)化合物のナノ結晶及び薄膜 (2011)
  • Inventor(s): 長谷川靖哉, 他
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学
  • Industrial Property Number: 2011-047623
  • Filing Date: 2011-03-04