2017 Fiscal Year Research-status Report
Establishment of chirality transfer system to rare earths and development of circularly polarized luminescent inorganic nanomaterials
| Project/Area Number |
17K05000
|
|---|
| Research Institution | Kumamoto Industrial Research Institute |
|---|
Principal Investigator |
龍 直哉 熊本県産業技術センター(ものづくり室、材料・地域資源室、食品加工室), その他部局等, 研究員 (90743641)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊原 博隆 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (10151648)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | キラリティ / 円偏光発光 / 希土類 / シリカ / 超分子 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ナノスケールの無機材料のみからなる円偏光発光材料の開発を目的とする。これを達成するための戦略として、原子配向レベルでキラリティを有するナノシリカから希土類へキラリティを伝達する方法を提案する。
本年度は、「酒石酸をカウンターイオンにもつカチオン性ジェミニ型界面活性剤のヘリカル集合体」をキラルテンプレートとしたゾル-ゲル法によりキラルナノシリカを調製し、テルビウムおよびユーロピウムイオンのドーピングを試み、得られた希土類ドープナノシリカの光学特性について評価した。
紫外線照射下において、得られたテルビウムドープナノシリカ（SiO2:Tb）は緑色の、ユーロピウムドープナノシリカ（SiO2:Eu）は赤色の蛍光を発した。SiO2:Tbをテルビウム（III）の吸収ピークである230nmで励起すると、テルビウム（III）の各種エネルギー遷移に帰属できるシャープな発光ピークが現れ、SiO2:Euの場合もまた、260nmで励起することにより、ユーロピウム（III）の各種エネルギー遷移に帰属できる発光ピークを示した。これらの蛍光強度は、焼成温度が1000℃のときが最大であった。
SiO2:TbとSiO2:Euの拡散反射円二色性スペクトルを測定した結果、それぞれテルビウム（III）およびユーロピウム（III）の吸収極大波長付近にピークをもつ鏡像の円二色性シグナルが得られた。キラルナノシリカのみやアキラルなシリカに希土類イオンをドープしたものではこの波長付近にピークをもつ円二色性シグナルが見られなかったことから、これらのシグナルはテルビウムイオンおよびユーロピウムイオン由来であると考えられる。以上の結果より、無機物のみからなる材料では従来困難であったキラリティを有する希土類イオンの作製が、本手法によれば達成できることが明らかとなった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の最大の課題は、キラルナノシリカへドープした希土類イオンの（1）円二色性の発現 と（2）円偏光発光特性の発現 であり、これを達成するために、各種キラル有機テンプレートをキラル源として検討することを計画している。本年度は、当初計画の通り、「酒石酸をカウンターイオンにもつカチオン性ジェミニ型界面活性剤」を用いた検討を詳細に行い、第一の課題であった希土類イオンの円二色性の発現を達成し、さらにその強度が最大となる最適な調製条件を見出だすことができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究における次なる課題は、円偏光発光特性の発現である。これを達成するためには、ドープした希土類イオンにより強いキラリティを誘起する必要があると考えている。そこで、今後は、計画通り、グルタミン酸を中心としたアミノ酸誘導体をキラルテンプレートとした手法について検討を予定している。
これまでに行ってきたアミノ酸誘導体をキラル源とする色素分子へのキラリティ誘起に関する研究より、我々はアミノ酸誘導体がキラルマトリックスとして非常に優れていることを見出だしている。本研究においても、シリカおよび希土類イオンへ強いキラリティを伝達できると期待している。
|
