2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of Transparent Films with Tunable Full-Color Emission by Proton
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20K15302
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
亀渕 萌 日本大学, 文理学部, 助手 (60758564)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 透明発光体 / プロトン伝導フィルム / Nafion / 希土類錯体 / フルカラー発光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
室内光や太陽光の下では無色透明で殆ど視認性がなく、特定の波長の励起光が照射されると強く発光する透明発光体は、発光体自身の光散乱による損失が少なく、より明るい発光が得られることが期待できることから次世代の省エネ材料として期待されている。この透明発光材料は、LEDやディスプレー、照明等への応用展開が期待されている。特に、単一のガラスやフィルムにおいて複数の発光色を表現すること、すなわち単一の材料内において複数の発光波長を外部刺激で制御できるような透明材料が求められている。我々はこれまで、陽イオン交換膜・プロトン伝導膜であるナフィオン（Nafion）と発光性希土類錯体分子を組み合わせることにより、透明発光フィルムの開発を行ってきた。最近では、pH応答性希土類錯体[Ln2(PBA)6]（HPBA = N-(2-pyridinyl)benzoylacetamide, Ln = Eu, Tb）を基盤物質として、透明発光フィルム[Ln2(PBA)6]@Nafionに対してpHおよび印加電圧によって発光色を赤～緑に制御することに成功している。Tb錯体を酸性条件にすれば緑色に発光し、塩基性では発光を示さない。Eu錯体はその逆で、塩基性条件のみ赤色発光を示す。この性質を利用し、[Eu2(PBA)6]/[Tb2(PBA)6]@Nafionなる2成分系フィルムに対して直流電圧をかけることで生じるプロトン伝導によって発光色が制御できるわけである。本研究では、この透明発光材料をさらに発展させてフルカラー発光材料を目指すにあたって青色発光の要素を組み込むため、キナアルカロイドの一種であるキニーネを導入したβ-ジケトン型配位子HPPAQを新たに合成し、希土類錯体を合成する。最初に溶液中における発光特性のpH依存性を調べ、Nafionへ導入し外部pH制御やプロトン伝導を利用してフルカラー発光の制御を目指す。
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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
ブロモアクリル酸エステルとピリジンアセトアミドからピリジン環を有するβ-ジケトン型原料とし、末端オレフィン部位に対して酢酸パラジウム触媒存在下でキニーネとクロスカップリングさせてHPPAQの合成を行った。HPPAQ配位子の大量合成やTb, Eu錯体形成に関して充分な量を得ることは今後改善していきたいところである。また、HPPAQおよび脱プロトン化体(PPAQ)およびプロトン化体(H2PPAQ, H3PPAQ)の量子化学計算による基底状態および励起状態の構造・分子軌道・光学遷移等に関して知見を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続き、HPPAQ配位子の大量合成に関して検討を行っていきたい。錯体合成に関しても同様であり、特に結晶化条件の探索に労力を割くことになる。測定の面では、HPPAQおよびTb, Eu錯体の紫外可視吸収スペクトル、および発光スペクトル測定を行い、pH依存性についても詳しく調査しなければならない。これらの測定で得られた知見を基にし、透明フィルムLn-HPPAQ@Nafion (Ln = Tb, Eu)の作製を検討する段階まで進めたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
本年度に導入した設備費（分光蛍光光度計）に関して、本研究期間開始前に想定していた分光蛍光光度計および制御用PC一式よりも別メーカーのものを購入することになったため、その差額として次年度使用額が発生した。装置性能は同等である。この次年度使用額の一部は試薬・ガラス器具・石英セル等の消耗品費に充当する予定であるが、主には粉末試料やフィルム試料の発光スペクトル測定用の固体セルおよびサンプルホルダーの調達費として活用することを計画している。これにより、これまでよりも良質なデータを比較的簡便に取得できることが期待される。
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[Journal Article] Interface structures and electronic states of epitaxial tetraaza-naphthacene on single-crystal pentacene2021
Author(s)
Y. Gunjo, H. Kamebuchi, R. Tsuruta, M. Iwashita, K. Takahashi, R. Takeuchi, K. Kanai, T. Koganezawa, K. Mase, M. Tadokoro, Y. Nakayama
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Journal Title
Materials
Volume: 14
Pages: 1088 (10 pages)
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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