2022 Fiscal Year Annual Research 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 / シアニン色素 / 円偏光発光光度 / J-会合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、強蛍光性と高純度円偏光発光（CPL）特性を併せもつ有機色素-キラル分子集積体複合系の構築を目指したものである。
集積分子の設計・合成、最適な複合化条件について検討した結果、ある種のカチオン性シアニン色素とカルボン酸を有する二鎖型リシン誘導体の複合体が、トップクラスの円偏光発光光度 (circular polarization luminosity: 0.042）を示すことを見いだした。この系の吸光係数、量子収率、非対称性因子(|glum|)は、それぞれ390,000M-1cm-1、0.7０、0.14であった。この系では、色素は集積体分子間に単量体として埋め込まれた状態になっていると推測された。したがって、高い量子収率と吸光係数は、集積分子間のパッキングによる色素の分子運動の抑制と平面性向上に起因し、円偏光特性は、集積分子のキラル配向に沿って色素分子もキラルな配向状態を形成したことに起因すると考えられる。
集積分子の分子構造は、色素の会合形態や光学特性に大きな影響を及ぼした。最終年度に合成したピリジニウム基を有するリシン誘導体は、極めて強くパッキングした集積体を形成し、アニオン性シアニン色素のJ-会合体形成を強く促進した。このJ-会合体から発せられる円偏光の|glum|は0.027と算出され、既報のキラルJ-会合体系のほとんどよりも高純度の円偏光を発していることを確認した。
以上、本研究により強い蛍光性と高純度のCPL特性を併せもつ系が構築できた。一方で、実用化を考えると、とくに|glum|についてさらなる向上が望まれる。また、リシン誘導体をキラル集積分子として用いたのは本系が初めてであり、アルキル鎖長やイオン性基の種類、キラル炭素からイオン性基間の長さなどがキラル配向に及ぼす影響についても検討した。これは、分子集合体に係る分野において、重要な知見となりうる。
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