2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of organic nanohybrids with strong circularly polarized luminescence property based on molecular assembling technique and evaluation of their applicability
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20K05283
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| Research Institution | Kumamoto Industrial Research Institute |
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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, 研究主任 (90743641)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高藤 誠 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (50332086)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 円偏光ルミネッセンス / 蛍光 / キラリティ / 分子集合体 / メタルフリー有機色素 / 円偏光発光光度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度までに、強い蛍光性と大きな非対称性因子（|glum|）をもつ円偏光発光（CPL）特性を同時に誘起できる系を構築した。この系の円偏光発光光度（circular polarization luminosity）は0.042と見積もられ、世界トップクラスであることを明らかにした。
2021年度も当初計画通り、有機色素に強い蛍光と高|glum|を同時に誘起できる自己集積分子の設計・合成に取り組んだ。とくに、自己集積分子と色素分子の構造がCPL特性に与える影響について検討した。
自己集積性リシン誘導体の２本のアルキル鎖長の影響について検討した結果、炭素数12のとき、もっとも効率的にカルボシアニン色素にCPL特性を誘起できることが見出だされた。炭素数12よりも長い場合、おそらく強い疎水効果により集積分子のキラル配向が乱されたことにより|glum|が減少し、アルキル鎖が短い場合は、集積分子間の相互作用が弱く、キラル配向もパッキングも弱いため、|glum|だけでなく蛍光強度も減少したと考えられる。次いで、不斉炭素からカルボン酸頭部基をつなぐメチレン鎖長の影響について検討したところ、これにも最適な長さがあり、メチレン数が3つのときカルボシアニン色素はもっとも高い|glum|を示した。短い場合はリシン側鎖が障害となるために色素分子の複合化（埋まり込み）が不十分となり、逆に長い場合は頭部基のキラル配向が弱くなったものと推測している。色素の分子構造の影響について検討するため、リシン誘導体を種々の色素（シアニン、ジカルボシアニン、ヘミシアニン、メチレンブルー、ローダミン等）と複合化させたところ、いずれもカルボシアニンの場合よりも小さい|glum|となり、蛍光強度も非常に弱い結果となった。この結果より、この共集合体系によるCPL特性の誘起は、カルボシアニン色素が最適であることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
計画では、2021年度終了時点で、有機色素に強い蛍光と高純度のCPL特性を同時に誘起できる自己集積分子の設計・合成、および複合化の最適条件の検討を終わらせる予定であったが、その検討の終了にいたらなかったため、やや遅れていると判断した。
これは、COVID-19感染拡大防止のために、共同研究機関間の往来や、研究協力者等の活動が制限されたことが要因として挙げられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画では、2022年度はCPLフィルムやインク、レーザーなどへの応用性についての検討を予定していたが、2020-2021年度に予定していた研究「有機色素に強い蛍光と高純度のCPL特性を同時に誘起できる自己集積分子の設計・合成、および複合化の最適条件の検討」が不十分であるため、引き続きこれらについて検討を進める。とくに、2022年度は、カチオン性自己集積性分子とアニオン色素との組み合わせについて検討する。研究分担者の既報（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 2989-2993）より、アニオン性自己集積性分子-カチオン色素よりもカチオン性自己集積性分子-アニオン色素の組み合わせのほうがより大きい|glum|が得られているため、本系でもカチオン性自己集積性分子とアニオン色素との組み合わせでより大きな|glum|が得られるものと期待している。また、色素分子に大きな円二色性とCPL特性が誘起されるメカニズムについてもあわせて検討する。
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| Causes of Carryover |
COVID-19感染拡大防止のために、予定していた学術会議がオンライン開催となったことにより、未使用額が生じた。次年度には、学術会議等も現地開催となると予想されるため、そのための旅費として使用する予定である。そのような状況にならなかった場合には、学術論文のオープンアクセス費としての使用を予定している。
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Research Products
(5 results)
