2021 Fiscal Year Research-status Report
粘土と静電反発する色素とのハイブリッド化による新奇な発光材料の開発
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20K05667
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中戸 晃之 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (10237315)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 粘土 / コロイド / キサンテン色素 / ローズベンガル / 吸収スペクトル / 発光スペクトル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、アニオン性表面をもつ粘土鉱物粒子とアニオン性色素とからなる、粘土-色素ハイブリッド発光材料を開発することを目的としている。今年度は、昨年度に引き続き、アニオン性のキサンテン色素Acid Red 91（以下AR91）の粘土コロイド中での分光学的挙動を調査するとともに、新たに類似の分子構造をもつローズベンガル（以下RB）の分光学的挙動を調べた。
昨年度、粘土コロイド中のAR91が水溶液中とは異なる吸収・発光挙動を示すことを見出している。今年度はまず、コロイドから粘土粒子を遠心分離で除去し、上澄みのスペクトルを測定した。その結果、水溶液のスペクトルが再生された。この上澄みに再度粘土を加えてコロイドとすると、粘土コロイド中のスペクトルに戻った。これらより、粘土のコロイド粒子が色素の分光学的性質に影響していることを確認した。また、遠心分離後の上澄みと沈殿への色素の分配から、アニオン性の色素分子と粘土粒子との間に何らかの吸着作用が存在することもわかった。
次に、色素をRBに変えて同様の実験を行ったところ、水溶液中と粘土コロイド中とでほぼ同じ分光学的性質を示した。遠心分離による色素の分配を調べたところ色素はほぼすべて上澄みに分布しており、粘土粒子との間に吸着相互作用が存在しないことがわかった。
これらより、アニオン性キサンテン色素の分光学的性質が粘土コロイドの影響を受けるかどうかは色素の種類に依存することがわかり、粘土コロイドの影響は色素の粘土粒子への吸着に起因していることがわかった。
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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
進捗状況は順調である。当初は粘土コロイドがアニオン性色素に対して普遍的に影響を及ぼすと想定し、種々の色素からRGB発光を得ることをめざしていたため、この観点では、進捗は遅れている。しかし、色素分子によって粘土の影響が異なることわかった。また、古典的な遠心分離法によって、アニオン性色素が粘土粒子へ吸着していることを明らかにできた。この吸着相互作用は、単純な静電相互作用では説明できない。これらより、粘土-色素相互作用、あるいはより一般化して粘土-有機相互作用の新たな研究展開への糸口を見出したものと考えている。よって、全体として順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初予定のRGB発光を試行錯誤的にめざすより、色素の分子構造の影響や吸着相互作用を調べることが本質的に重要であるので、色素と粘土の種類を両方ともより広く変化させ、アニオン性色素の吸収・発光挙動に及ぼす粘土コロイドの影響を確立する。色素としては、これまで用いてきたキサンテン色素以外を検討する。粘土としては、これまでのヘクトライトやサポナイトは粒子サイズが異なるモンモリロナイトもしくはフルオロヘクトライトを調べる。さらには棒状の形態をもつセピオライトも調べる。
さらに、分光学的性質とは異なるタイプの光物性として、アニオン性色素の光化学反応に及ぼす粘土コロイドの影響を調べる。現在、アニオン性のアゾベンゼン色素の光異性化に及ぼす粘土コロイドの効果を調査中である。今後は、ケイ皮酸アニオンの光二量化も検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
理由：コロナ禍による研究活動の制約が残ったため、実験量の低下、消耗品購入の減少があった。物流不安定化による物品納入の遅れのため、当該年度の購入を断念したものもあった。さらに、国内・国際学会による成果発表を予定していたが、すべてオンラインになった。
使用計画：試薬や光学部品などの購入、分光測定装置のアタッチメント（50万円未満）購入、対面での国内・国際交流（国際学会参加、関連研究者訪問）、データ処理用コンピュータシステム導入、英文校閲、論文のオープンアクセス経費などにより使用する。
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