2016 Fiscal Year Research-status Report
錯体化学のフォトニクスへの挑戦 ― Lnクラスター錯体に基づくフォトン変換材料
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15K13653
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
壹岐 伸彦 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (50282108)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 敦子 (升谷敦子) 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (10633464)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | フォトニクス / 金属錯体 / ランタニド / 発光 / クラスター / テルビウム / イッテルビウム / ダウンコンバージョン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，従来セラミクスでしか実現していない光エネルギーのアップ・ダウンコンバージョン(UC・DC)を可能とする異核ランタニドクラスター錯体を生成させ，フォトニック材料を創製するところにある．実績は次の通りである．
１．異核複核Lnクラスター錯体の生成：キャピラリー電気泳動(CE)による異核複核Lnクラスター錯体Tb3-xYbxTCAS2の分離を精密化した．相互作用試薬としてPEGをCE緩衝剤に添加することが分離に対して極めて有効であることを見いだした．
２．フォトニクス材料化
H28年度に確立した材料化手法，すなわちLn3TCAS2を第４級ホスホニウム塩で固体化し，それとポリマー母材PMMAとを有機溶媒中で混和し，有機溶媒を除去する，という手順で近赤外発光を与えるNdおよびYb錯体系に拡張し，それぞれの発光材料を得た．一方より簡易な材料化を検討した．すなわち陽イオン性サイトを有するポリマー材料としてQAE-Sephadexを母材とし，水溶液中で静電相互作用によって担持する条件を検討した．その結果1マイクロmolのTb3TCAS2を50 mgのQAE-Sephadex A-25に定量的に担持させることができた．これにより完全に有機溶媒フリーの水溶液プロセスによる材料化が可能となった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
簡便かつ完全水溶液系プロセスによる材料化に成功しており，材料創製という切り口では順調に進んでいる．しかし異核複核Lnクラスター錯体の単離に至っていないという点で上記の様に判断した．これはTb3TCAS2以外のLn3TCAS2錯体に検討を拡張する中，数%と僅かではあるがLn4TCAS2など他の組成の錯体が生成することが判明したため，Ln3TCAS2を選択的に与える条件検討を余儀なくされたためである．しかしこれは溶液錯体化学的には重要な知見であるばかりでなく，本研究の基礎となる部分であり，この時点で問題解決できたことは前向きに評価したいところである．
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| Strategy for Future Research Activity |
Tb3TCAS2およびTb3-xYbxTCAS2 (x = 1 or 2)を中心に材料化を行う．Tb3TCAS2を担体QAE-Sephadexに固定化する最適条件を見いだしており，それをTb3-xYbxTCAS2にも適用し，合わせてそれらの光物理特性評価を行い，フォトニクス材料化の指針を得る．
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| Causes of Carryover |
前年度に成功したTb3TCAS2錯体の材料化を異種Lnに拡張して行った．その途上Ln4TCAS2など他組成の錯体が生成することがわかり（Eur. J. Inorg. Chem., 2016, 5020），その解析に予想以上にエフォートを割かざるを得なくなった．その結果材料開発に充当する予定だった消耗品費の執行が抑制された．一方成果としてLn3TCAS2を選択的に得る条件を見いだしたので，今後これに基づいて計画を改定して実施する．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
Tb3TCAS2およびTb3-xYbxTCAS2 (x = 1 or 2)の生成およびその材料化に必要な各金属イオンおよびTCAS，担体QAE-Sephadex，緩衝剤等，薬品類の購入に充当する．
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