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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Strong luminescent lanthanide coordination polymers with heat resistant and thermo-sensible capabilties

Research Project

Project/Area Number 19J20713
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

FERREIRADAROSA PedroPaulo  北海道大学, 大学院総合化学院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2022-03-31
Keywords希土類錯体 / 希土類配位高分子 / テルビウム / ジスプロシウム / 連結結晶 / エネルギーマイグレーション
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、優れた感温機能を示す強発光性の希土類配位高分子の開発を目的とする。具体的には4,4’-bipyridine配位子を有する 七配位希土類錯体の構造変形によって、感温特性を有する配位高分子の形成を行う。この構造変形のプロセスは結晶中に起こり、初めてin-situ希土類配位高分子の合成が期待される。また、機能発展のために、単結晶状態における異なるLn(III)錯体の結晶連結を目指す。新規な方法では、テルビウム(Tb(III))およびジスプロシウム(Dy(III))錯体は同様な構造変化(七配位型錯体から八配位型配位高分子へ)を示すことから、異なる結晶の連結を初めて試みた。また、共焦点レーザー顕微鏡を用いてその新規な連結結晶の光物性および光機能を検討した。

PXRDおよび単結晶構造解析によりDy(III)二核錯体はTb(III)二核錯体と同様な構造変化を示すことから、Tb(III)結晶―Dy(III)結晶の連結が可能と考えられる。具体的にはTb(III)二核錯体の結晶とDy(III)二核錯体の結晶を接触させ、配位高分子化後に分子レベルでTb(III)錯体の結晶とDy(III) 錯体の結晶を連結することに成功した。

次に、連結結晶の光物性および光機能を検討するために共焦点レーザー顕微鏡を用いて、場所依存の発光スペクトルを測定した。その結果、連結結晶を460nmのレーザー(Dy(III)を選択励起)で励起することで、Dy(III)結晶の部分だけでなくTb(III)結晶の部分も発光することが明らかになった。この励起波長ではTb(III)錯体を励起できないため、Tb(III)の発光はDy(III)結晶からの長いエネルギーマイグレーションに起因すると考えられる。また、DFT計算によりこの長いエネルギーマイグレーションは配位高分子の大きい双極子モーメントに起因すると示唆された。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2021 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Long-lived emission beyond 1000 nm: control of excited-state dynamics in a dinuclear Tb(III)-Nd(III) complex2021

    • Author(s)
      Kitagawa Yuichi、Matsuda Kenji、 Ferreira da Rosa Pedro Paulo 、Fushimi Koji、Hasegawa Yasuchika
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 57 Pages: 8047~8050

    • DOI

      10.1039/D1CC03596G

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hybrid EuIII Coordination Luminophore Standing on Two Legs on Silica Nanoparticles for Enhanced Luminescence2021

    • Author(s)
      Zhang Teng、Kitagawa Yuichi、Moriake Ryoma、Ferreira da Rosa Pedro Paulo、Islam Md. Jahidul、Yoneda Tomoki、Inokuma Yasuhide、Fushimi Koji、Hasegawa Yasuchika
    • Journal Title

      Chemistry - A European Journal

      Volume: 27 Pages: 14438~14443

    • DOI

      10.1002/chem.202102156

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Charge-transfer excited states of π- and 4f-orbitals for development of luminescent Eu(III) complexes2021

    • Author(s)
      Kitagawa Yuichi、Ferreira da Rosa Pedro Paulo、Hasegawa Yasuchika
    • Journal Title

      Dalton Transactions

      Volume: 50 Pages: 14978~14984

    • DOI

      10.1039/D1DT03019A

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Eu(III)錯体の七配位型から八 配位型への幾何学構造変形に伴う光増感発光増大2021

    • Author(s)
      フェレイラダローサペドロパウロ、 宮崎栞、庄司淳、北川裕一、宮田潔志、赤間知子、 小林正人、伏見公志、恩田健、武次徹也、長谷川靖哉
    • Organizer
      第37回希土類討論会
  • [Presentation] ピリジン 蒸気による七配位 Tb(III)錯体から八配位錯体から八配位 Tb(III)配位高分子の構造変 形と光機能2021

    • Author(s)
      P. P. Ferreira da Rosa, 北川裕一、庄司淳、伏見公志、長谷川靖哉
    • Organizer
      第 32 回配位化合物の光化学討論会
  • [Presentation] Reversible polymer transformation of luminescent Tb(III) complex2021

    • Author(s)
      P. P. Ferreira da Rosa, 北川裕一、庄司淳、伏見公志、長谷川靖哉
    • Organizer
      第 71 回錯体化学討論会
  • [Presentation] Photo-physical properties of seven- and eight-coordinated Eu(III) complexes with LMCT bands2021

    • Author(s)
      P. P. Ferreira da Rosa, Shiori Miyazaki, Yuichi Kitagawa, Kiyoshi Miyata, Tomoko Akama, Sunao Shoji, Masato Kobayashi, Koji Fushimi, Ken Onda, Tetsuya Taketsugu, Yasuchika Hasegawa
    • Organizer
      International Conference on Photochemistry (ICP 2021 Virtual)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Control of LMCT bands in seven- and eight-coordinated Eu(III) complexes with pyridine2021

    • Author(s)
      P. P. Ferreira da Rosa, Shiori Miyazaki, Yuichi Kitagawa, Kiyoshi Miyata, Tomoko Akama, Sunao Shoji, Masato Kobayashi, Koji Fushimi, Ken Onda, Tetsuya Taketsugu, Yasuchika Hasegawa
    • Organizer
      International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 研究室のメンバーウェブサイト

    • URL

      https://www.eng.hokudai.ac.jp/labo/amc/8.STUDENTS/2021/2021pedro3/Web%20page_lab_D1.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 配位高分子、発光体、発光デバイス、及び、発光体を製造する方法2021

    • Inventor(s)
      長谷川靖哉、フェレイラダローサ、北川裕一、庄司淳、伏見公志
    • Industrial Property Rights Holder
      長谷川靖哉、フェレイラダローサ、北川裕一、庄司淳、伏見公志
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      P2021-078

URL: 

Published: 2022-12-28  

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