2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Innovative Organic Luminescent Materials for Rapid Mechanochromism
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20K05645
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
伊藤 傑 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80724418)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | メカノクロミズム / 有機結晶 / 固体発光 / 自己回復材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
蛍光や燐光を発する固体材料の発光色が機械的刺激により変化する現象はメカノクロミック発光と呼ばれ、圧力センシングやセキュリティインクなどへの応用が期待されている。本研究では、二成分系有機色素により、機械的刺激付与時のみ発光色が変化する高速メカノクロミック発光を実現することを目指して研究を実施した。令和2年度の研究では、アルキルアミド鎖やエチレングリコール鎖をもつフェニルピレン誘導体を合成し、二種類のピレン誘導体を混合すると自己回復性メカノクロミック発光を示すことを見出した。また、機械的刺激により段階的に発光色が変化する二成分系色素を開発した。令和3年度の研究では、発光色の回復時間を高速化することを目的として合成したフェナントロイミダゾール誘導体が、結晶中の溶媒分子に応じて異なる色で発光するメカノクロミック発光を示すことを見出した。令和4年度は、塩酸蒸気に迅速に応答して発光波長が変化するメカノクロミック発光性結晶を得ることに成功した。一方、令和3年度には、適切なアルキル基をもつアルキルピレン誘導体が、室温下で発光色が高速回復するメカノクロミック発光を示すことを見出した。令和4年度は、分子内に二つのピレン環を有するトリアジン誘導体をアントラキノンと混合した二成分系色素が、機械的刺激付与後の発光色変化が大きく、溶媒蒸気と加熱に対して異なる応答性を示すことを明らかとした。また、機械的刺激により発光強度が大きく変化する二成分系発光体の創製にも成功した。以上のように、本研究期間全体を通して、二成分系有機色素によるメカノクロミック発光を幅広く展開することで、メカノクロミック発光を制御する手法を確立した。特に、高速回復を実現する上で、非晶質状態における分子運動性が重要であることを明らかとした。本成果は、高速メカノクロミック発光材料を用いた実用的なセンサー材料を開発する上で重要な知見となる。
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