2020 Fiscal Year Research-status Report
Electrochemical control of excitation states of luminescent lanthanide compounds
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20K05641
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
中村 一希 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00554320)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 希土類発光体 / エレクトロクロミズム / エレクトロフルオロクロミズム / 励起エネルギー移動 / 電気化学発光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
希土類発光体は優れた発光性を有するものの，有機分子や遷移金属錯体のように外部刺激によるダイナミックな発光制御が困難であった。本研究では，電気化学反応活性な物質と希土類化合物を種々複合化させ，電気化学反応によって誘起される物質間の電子移動，励起エネルギー移動，ダウンコンバージョン，アップコンバージョンなどの光物理過程を用いることで，これまで困難であった希土類イオン励起状態の可逆的形成を目指す。
そのための具体的な手法として，①発光性希土類化合物とエレクトロクロミック分子を複合化し，光励起によって生じた希土類化合物の励起状態を，クロミック反応による励起エネルギー移動の制御によってコントロールすること，②電気化学発光材料からのダウンコンバージョンによる希土類発光体の励起状態形成と近赤外発光，の2点に関して検討を進めた。
①に関しては，同一電極上で希土類化合物とエレクトロクロミック物質を共存させるため，層間内にカチオン性物質を吸着できる粘土化合物の一種である有機化スメクタイトに赤色発光を示すEu(III)錯体、およびエレクトロクロミック反応によってシアンに着色するビオロゲン誘導体を吸着させた粘土複合膜を作製した。同複合体を透明電極上に製膜し、エレクトロクロミズムの発現電圧を印加することで，Eu(III)錯体の光励起状態の効率的な制御による発光性の制御を可能とした。
②に関しては，電気化学発光材料であるジフェニルアントラセン(DPA)及び近赤外発光を示す希土類イオンであるNd(III)イオンの共存環境において、発光特性及び電気化学特性を評価した結果，電気化学的に生成されたDPAの励起状態からNd(III)イオンへエネルギー移動が生じ、Nd(III)イオンが近赤外発光を示すことを実証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コロナ禍で年度当初の研究開始が想定より遅れたが，実験再開後は実施内容を絞って効果的に研究コンセプトの実証を行えたと考える。光励起状態によって生成した希土類化合物の励起状態は，電気化学活性物質と電極近傍で固定化を行うことで効果的に制御可能であることが実証され，電気化学素子化の際の一つの指針を得た。
また，電気化学発光性物質からのダウンコンバージョン（励起エネルギー移動）による希土類化合物の励起状態の生成に関しても，溶液系のシンプルな系ではあるが実証を行えたため，本申請研究全体としてのコンセプトは確認されたと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述のように，シンプルな系を用いて本研究の基本コンセプトは実証されたため，今後は申請書に記載の通り，発光性希土類錯体や発光性希土類ナノ粒子と電気化学活性部位を結合，吸着させたより高度な複合系を用いて，「希土類化合物の励起状態の電気化学的制御」に関する概念および具体例を発信する。
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Research Products
(15 results)
