2018 Fiscal Year Annual Research Report
１３族元素ジイミン錯体を基盤とした新奇機能の開拓と材料設計指針の確立
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17J10444
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
伊藤 峻一郎 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 発光材料 / 錯体化学 / 光化学 / 有機化学 / 共役系 / 高分子化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発光性金属錯体は、有機ELデバイスの発光層や電子輸送層としての応用がなされており、極めて重要な分子群である。しかしこれらの錯体は一般的な有機分子と同様に、溶液状態に比べて固体状態ではその発光効率が低下するという問題点を有している。一方、本研究員はこれまでに、13族元素であるホウ素やアルミニウム、ガリウムを中心金属として用いた錯体が、溶液状態よりも固体状態において高効率に発光するという現象を見出してきた。さらに、アルミニウム錯体において、金属上の非キレート配位子の種類を適切に選択することにより、種々の光学特性を精密に制御可能であることを示した。
これらの背景を踏まえ、本研究員は本年度、より積極的な光学特性制御を志向し、1族元素であるリチウムに着目した以下の研究課題に取り組んだ。本研究では、立体保護基により安定化したリチウム錯体を合成しその光学特性を評価するとともに、錯体の有するルイス酸性を利用した物性の制御を試みた。
合成したリチウム錯体は非直線型二配位構造を有しており、室温・結晶中において極めて高効率で発光を示した。さらに、この錯体が特定の揮発性の有機溶媒分子と反応し、発光強度を変化させるという現象を世界で初めて見出した。
本研究の成果を応用することにより、有害な溶媒蒸気に暴露することなくそれらを検知することのできるシステム構築が可能になると期待される。このようなシステムは、化学工場におけるガス漏れ検知などを通じて、社会の安全性向上を図る上で極めて重要であると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度において行われた研究は、当初予期していた方針とは異なるものであったが、得られた結果は、当初の期待をはるかに上回るものであるため、研究全体として初期計画以上に進展していると言える。特に、発光性リチウム錯体の報告例は世界的に見て極めて珍しく、本研究にて開発された錯体の発光効率は、これまで報告されているいずれの錯体よりも高かった。さらに、リチウム錯体の特徴を生かした溶媒分子に対する応答性は学術的に興味深いだけでなく、これまで注目されていなかった、リチウム錯体の応用研究に大きな進展を拓くものであると期待される。
また、今回得られた知見を元に、当初の研究方針である13族元素錯体を基盤とした機能性分子開発を進めることにより、より高機能な分子群を創成できると期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、本研究によって得られた知見を元に、以下のような計画によって研究を進めていく。
（１）種々の13族元素錯体を基盤とした機能性共役系分子の創出
これまでの研究で、錯体の光学特性を制御する上で中心金属上の非キレート配位子の有無や電子物性が重要であることが明らかとなってきた。しかし、依然として中心金属の違いが光学特性に及ぼす影響は明らかとなっていない。そこで、本研究で開発したキレート配位子を用いて、種々の13族元素錯体を系統的に合成し、中心金属の持つ影響を評価する。
（２）高効率発光特性を有する機能性共役系高分子材料の創出
これまでに開発した錯体の発光効率は、中心金属の種類によらずいずれも70%程度に止まっており、より高効率の発光特性を有する材料の開発が求められる。そこで、発光効率に対する配位子構造の影響を評価し、発光効率の向上に向けた分子設計指針を得る。
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