2018 Fiscal Year Annual Research Report
極めて大きなストークスシフトを有するスペクトル変換用・耐熱発光ポリマーの実証研究
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17H03112
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
安藤 慎治 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (00272667)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石毛 亮平 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (20625264)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 高分子機能材料 / 光波長変換材料 / 高発光性ポリイミド / 室温燐光 / 励起状態プロトン移動 / ドナー・アクセプター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
計画次年度として，以下に示す検討を行った。
１．高発光性ポリイミド（HLPI）の完全無色透明化を目指して，新規の含フッ素ジアミンの精製とそれを用いた高発光性ポリイミド(HLPI)の合成・評価を試みたが，水素添加により合成した脂環式ジアミンの精製が極めて難しいため，無色透明化の方策として青色発光性PIと臭素を含む燈色燐光発光性PIの共重合を試みたところ，量子収率の向上ともに発光色を青～水色～白色～黄色と自在に変化させることに成功した．また，青色発光性PIの分子鎖末端に臭素を含む燈色燐光発光性イミド基を結合させることでも，透明性が高くかつStokes Shiftの大きな新規のHLPIの合成と評価に成功した。
２．HLPIのStokes Shiftを拡大する「第３の方策」として，PI分子鎖へのドナー・アクセプター相互作用の導入を検討した。強いドナー基としてピペリジル基とピロリジル基を選択し，フタル酸無水物に導入してそのモデル化合物の発光特性から最適な置換基を選択したのち，青色発光性PI の分子鎖末端に同様の構造を結合させることで，透明性が高くかつStokes Shiftの大きな新規のHLPIの合成と評価に成功した。
３．擬似的な太陽光として白色のXe光源を用い「太陽光波長変換スペクトル」を簡易に計測できるシステムを構築した。第二世代HLPIに対して，UV-A光をほぼ吸収し緑色光または青色＋赤色光を15%以上増強させる効果を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要（上記）に示したとおり，計画次年度であるH30年度は，所期の目標をほぼ計画通りに達成したと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は2年間の検討で得られた各種HLPI膜の光学特性の知見を基盤とし，実用的な波長変換膜として使用できる大面積HLPI膜の合成・製膜・評価技術を確立するとともに，ペロブスカイト型太陽電池に装着して，発光波長と変換効率の制御性，耐熱性・耐光性を計測し，太陽光波長変換膜としての実証化検討を進める．特にHLPIに対してUV-A光をほぼすべて吸収し，そのエネルギーを緑～黄～燈色光に20%以上の効率で増強させる効果を確認する．また，波長変換された発光の外部取出し効率の向上を目指して，HLPIのナノファイバ化を試みる。ファイバ径を発光波長程度に制御することで，薄膜導波路の閉込め構造が抑止され，高い波長変換効率と高い外部取り出し効率を両立させた理想的な波長変換膜を形成できる可能性がある。
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