Elucidation of photoluminescence properties of ligand-protected metal clusters by considering equilibria

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15110
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 28010:Nanometer-scale chemistry-related
• Research Institution: Rikkyo University
• Principal Investigator: Niihori Yoshiki 立教大学, 理学部, 助教 (20734924)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 金属クラスター / 平衡 / 励起状態 / 光アップコンバージョン

Outline of Final Research Achievements

We succeeded in enhancement of solubility of metal clusters by controlling solution equilibria by changing counter-ions, resulting in an elucidation of excited triplet state properties of metal clusters by monitoring photon up-conversion. We characterized excited state properties of silver clusters by controlling binding-dissociation equilibria between Ag cluster and phosphine ligands, and we found that the active channels for triplet energy transfer from excited clusters to fluorescent dye are at non-coordinating site of phosphine. We also succeeded in precise synthesis of cluster-fluorophore complex by controlling binding-dissociation equilibria between cluster and fluorescent dye-ligand.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来の溶液中での配位子保護金属クラスターの吸収・発光などの諸物性の評価は金属クラスターの構造が溶液中で保たれていることが前提であった。しかしすべてのクラスターが必ずしもその構造を保っているわけではなく、配位子やイオンが結合・解離の動的平衡状態にあることが研究代表者らによって明らかにされた。研究代表者らは溶液中での平衡状態を発光解析の中に組み込むことで各平衡種の励起状態特性の評価法の確立に成功した。これにより配位子の結合解離平衡が金属クラスターの励起状態に与える影響を明らかにすることができ、望みの励起状態特性を有する金属クラスター創製の指針を提示することが可能になる。