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2019 Fiscal Year Research-status Report

Development of effective white-luminescent materials by control of ordered structure of luminogen aggregates

Research Project

Project/Area Number 18K05265
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

堤 治  立命館大学, 生命科学部, 教授 (00313370)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 久野 恭平  立命館大学, 生命科学部, 助教 (30822845)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords発光 / 液晶 / 高分子 / 凝集誘起発光
Outline of Annual Research Achievements

本研究は,高効率白色発光材料の創製を目標とする。研究代表者はすでに,単一化合物のみで白色発光を示す液晶性高分子の開発に成功している。この材料に おいては,発光団の凝集構造が発光特性に強く影響しており,発光団が適度な秩序度をもって異方的に配向することが白色発光の鍵となっている。本研究は, 種々の秩序度で発光団が凝集する発光性高分子液晶を合成し,白色発光のメカニズムの解明および発光団の凝集体における秩序-無秩序のバランスが発光特性に 与える影響の検討を行い,発光材料の設計における新しい指導原理を確立することを目的とする。また,この指導原理に基づいて,高効率白色発光材料の創製を行う。「分子設計」と「分子凝集構造設計」の双方による材料設計によって発光色制御と発光効率向上を実現する点が特色であり,高効率白色発光材料の開発は 両方の設計を行うことではじめて可能となる。
2019年度は,いろいろな構造の発光性液晶化合物を用いて発光挙動を検討した。その結果,結晶サイズに依存して発光色が変化する新しい多色発光材料を発見した。この材料は,室温固体中で非常に高効率なりん光発光(発光量子収率=75%)を示した。さらには,ゲル化能を有する液晶性発光化合物を開発し,ゾル-ゲル転移により発光強度を制御できることを見いだした。ゲルのようなソフトマテリアル中で外場に応じて発光挙動を変化させる新しい刺激応答材料として期待できる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究は,白色発光現象のメカニズムの解明と新規白色発光材料の開発を目的とする。特に,「分子設計」と「分子凝集構造設計」の双方による材料設計によって発光色制御と発光効率向上を実現する点が本研究の特色である。
2019年度においては,研究実績の概要で述べたように,外場により制御可能な多色発光材料を発見した。また,これらの材料は固体中でも非常に高効率発光を示した。このように進捗状況として,3年間の研究期間における研究内容の2/3は十分に達成していると考えることができ,研究は概ね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

研究計画に従って,引き続き
(1)メカニズムの解明,秩序-無秩序のバランスが発光特性に与える影響の検討
(2)単一化合物のみで高発光量子収率で白色発光を示す新材料の創製
を行う。具体的には,1に関しては2019年度に合成した化合物の光物理挙動をより詳細に調べて,分子構造・分子凝集構造と発光特性(スペクトル,量子収率,発光寿命など)の相関をさらに明らかにしていき,白色発光材料の材料設計指針を確立する。また,高分子液晶についても同じ指針で設計できるかを検討する。2については,強いAIE効果が期待できる主鎖型高分子液晶を合成し,白色発光の高効率化を目指す。

Causes of Carryover

効率的な予算執行を心がけた結果,物品費を想定より抑えることができたため。 2020年度も効率的な予算執行を心がけながら,得られた研究成果の発信をより強化すべく,特に論文投稿費や研究発表旅費として申請時の使用計画よりも多めに執行する予定である。

  • Research Products

    (23 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 12 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] IIT Hyderabad(インド)

    • Country Name
      INDIA
    • Counterpart Institution
      IIT Hyderabad
  • [Int'l Joint Research] University of Limoges/Ecole normale superieure Paris-Saclay(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      University of Limoges/Ecole normale superieure Paris-Saclay
  • [Journal Article] Luminescent coatings: White-color luminescence from a simple and single chromophore with high anticorrosion efficiency2020

    • Author(s)
      Younis Osama、El-Katori Emad E.、Hassanien Reda、Abousalem Ashraf S.、Tsutsumi Osamu
    • Journal Title

      Dyes and Pigments

      Volume: 175 Pages: 108146~108146

    • DOI

      10.1016/j.dyepig.2019.108146

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Kinetically and Thermodynamically Controlled Nanostructures of Perylene-Substituted Lophine Derivatives2019

    • Author(s)
      Usui Ryosuke、Yamauchi Mitsuaki、Ishibashi Yukihide、Tsutsumi Osamu、Asahi Tsuyoshi、Masuo Sadahiro、Tamai Naoto、Kobayashi Yoichi
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 123 Pages: 10145~10152

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b01391

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermochemically Stable Liquid-Crystalline Gold(I) Complexes Showing Enhanced Room Temperature Phosphorescence2019

    • Author(s)
      Kuroda Yuki、Nakamura Shin-ya、Srinivas Katam、Sathyanarayana Arruri、Prabusankar Ganesan、Hisano Kyohei、Tsutsumi Osamu
    • Journal Title

      Crystals

      Volume: 9 Pages: 227~227

    • DOI

      10.3390/cryst9050227

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Luminescent zinc(ii) selone macrocyclic ring2019

    • Author(s)
      Prabusankar Ganesan、Raju Gembali、Vaddamanu Moulali、Muthukumaran Nirmala、Sathyanarayana Arruri、Nakamura Shin-ya、Masaya Yamane、Hisano Kyohei、Tsutsumi Osamu、Biswas Chinmoy、Kumar Raavi Sai Santosh
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 9 Pages: 14841~14848

    • DOI

      10.1039/c9ra01819k

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Conducting copolymers nanocomposite coatings with aggregation-controlled luminescence and efficient corrosion inhibition properties2019

    • Author(s)
      Aly Kamal I.、Younis Osama、Mahross Mahmoud H.、Orabi Esam A.、Abdel-Hakim Mohamed、Tsutsumi Osamu、Mohamed Mohamed Gamal、Sayed Marwa M.
    • Journal Title

      Progress in Organic Coatings

      Volume: 135 Pages: 525~535

    • DOI

      10.1016/j.porgcoat.2019.06.001

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Design and synthesis of novel indole derivatives with aggregation-induced emission and antimicrobial activity2019

    • Author(s)
      Sayed Mostafa、Younis Osama、Hassanien Reda、Ahmed Mostafa、Mohammed Ahmed A.K.、Kamal Adel M.、Tsutsumi Osamu
    • Journal Title

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      Volume: 383 Pages: 111969~111969

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2019.111969

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Highly Efficient Aggregation-Induced Room-Temperature Phosphorescence with Extremely Large Stokes Shift Emitted from Trinuclear Gold(I) Complex Crystals2019

    • Author(s)
      Tsutsumi Osamu、Tamaru Masakazu、Nakasato Hitoya、Shimai Shingo、Panthai Supattra、Kuroda Yuki、Yamaguchi Kenta、Fujisawa Kaori、Hisano Kyohei
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 24 Pages: 4606~4606

    • DOI

      10.3390/molecules24244606

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 分子配向制御による有機材料の高性能化と新機能の創発2019

    • Author(s)
      堤治
    • Organizer
      東京都市大学 第148回総研セミナー
    • Invited
  • [Presentation] Mechano-Optical Behavior of Chiral Liquid-Crystalline Elastomers2019

    • Author(s)
      Osamu Tsutsumi, Kyosun Ku, Seiya Kimura, Kyoko Yuasa, Kyohei Hisano
    • Organizer
      Photonics & Electromagnetics Research Symposium (PIERS 2019)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Crystal-Size-Controlled Photoluminescence of Au(I) Complexes with High AIE Character2019

    • Author(s)
      Osamu Tsutsumi, Yuki Kuroda, Kyohei Hisano, Fuyuki Ito
    • Organizer
      10th International Conference on Materials for Advanced Technologies (ICMAT 2019)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Liquid Crystals with Helically Twisted Molecular Orientation and Their Potential Photonic Applications2019

    • Author(s)
      Kyohei Hisano, Anukul Preeyanuch, Kaho Sakamoto, Osamu Tsutsumi
    • Organizer
      IISER-Tv Seminar
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Tunable Luminescence from Liquid-crystalline Au(I) Complexes2019

    • Author(s)
      Osamu Tsutsumi,
    • Organizer
      IISER-Tv Seminar
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Helical Axis Orientation in Microparticles of Cholesteric Liquid Crystal Polymers for Omni-Directional Reflection Behavior2019

    • Author(s)
      Kyohei Hisano
    • Organizer
      IITH Seminar
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Mechano-Optical Behavior of Chiral Liquid-Crystalline Elastomers: Visualization of Force toward Sensor Applications2019

    • Author(s)
      Osamu Tsutsumi
    • Organizer
      IITH Seminar
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Controlled Luminescence from Liquid-crystalline Materials2019

    • Author(s)
      Osamu Tsutsumi
    • Organizer
      XLIM Research Institute Seminar, University of Limoges
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Color-Tunable Luminescence from Liquid-crystalline Luminophores2019

    • Author(s)
      Osamu Tsutsumi
    • Organizer
      Seminar at University of Angers
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Unique Photoluminescence from Liquid-crystalline Luminophores2019

    • Author(s)
      Osamu Tsutsumi
    • Organizer
      Seminar at University of Strasbourg
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Control of Helical Axis Orientation of Chiral Liquid Crystals and Their Application to Optical Materials2019

    • Author(s)
      Osamu Tsutsumi
    • Organizer
      Seminar at ENS Paris-Saclay
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] コレステリック液晶における多次元らせん軸配列制御と光機能2019

    • Author(s)
      久野 恭平
    • Organizer
      日本学術振興会142委員会合同研究会
    • Invited
  • [Remarks] 立命館大学 高分子材料化学研究室

    • URL

      http://www.ritsumei.ac.jp/lifescience/achem/tsutsumi/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] コレステリック液晶を用いた膜状素子及びその製造方法2019

    • Inventor(s)
      堤治、久野恭平、杉山翔平、柳原真樹
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人立命館
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2019-149514

URL: 

Published: 2021-01-27  

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