2023 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 – 2025-03-31
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| Keywords | 透明発光体 / プロトン伝導 / Nafion / 希土類錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、単一の透明フィルムにおいて複数の発光波長を外部刺激で制御することを目指して、陽イオン交換膜・プロトン伝導膜として有名なナフィオン（Nafion）とpH依存発光性分子のハイブリッド材料を開発している。
前年度は、pH応答性希土類錯体[Ln2(PBA)6] (Ln = Eu, Tb; HPBA = N-(2-pyridinyl)benzoylacetamide) とともに青色発光の要素としてキニーネ(Quinine)をNafionへ導入した3成分系の透明発光フィルム[Eu2(PBA)6]/[Tb2(PBA)6]/Quinine@Nafionに対してpH（緩衝液）の制御を行った。その際、希土類錯体とキニーネとの間で発光強度が最大で10倍以上異なったため、本年度はプロトン量に加えてキニーネの導入量を変化させた。希土類錯体に対してキニーネを1/2等量、1/5等量、1/10等量とし、有機固体酸を作用させてプロトン量のコントロールを行ったが、今回は相対的にTb由来の544 nm (5D4 -> 7F5)がEu由来の614 nm (5D0 -> 7F2)およびキニーネ由来の490 nm付近の発光強度よりかなり強く出る傾向が見られた。キニーネから希土類錯体へのエネルギー移動などがないか、考察を進めているところである。また、フィルムへ直流電圧を印加することによってプロトン伝導を誘起させ、発光波長を制御する試みにおいて、フィルムの作成過程やpH調整の過程で関与する種々のイオン（水素イオン、ナトリウムイオン、リン酸イオン等）が関与している可能性を見出しており、考察を進めているところである。
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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
発光物質[Eu2(PBA)6], [Tb2(PBA)6], およびQuinineの3成分の相対比による強度比の変化、さらにプロトン量、溶媒といった多数のパラメータを最適化する必要性が見いだされた。また、電圧印加による発光色制御に関しては、単にプロトンの移動だけではなく、それ以外に導入されたナトリウムイオン、リン酸イオン等のイオンが関与している可能性を初めて見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きキニーネ、[Eu2(PBA)6], [Tb2(PBA)6]錯体のNafionへの導入割合とプロトン量を変化させて、青・緑・赤色の発光強度が同程度の水準で制御できるように調査を進める。その後、フィルムのプロトン伝導測定を実施する予定である。また、フィルムに対する電圧印加によるフルカラー発光の制御まで検討するとともに、Nafion内に含有されるイオンがプロトン伝導へ与える影響について考察を進めたい。
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| Causes of Carryover |
昨年度に発注を断念した微量粉末セル（微量の粉末試料で発光スペクトル測定が可能となる特殊セル、受注製作品）について、本年度に改めて支出予定であった。しかし、当該セルを適用する分光蛍光光度計に不具合があることが発覚した。具体的には、メーカー側が保証できると主張していた波長範囲が実際には保証できていない、適切な補正関数が組み込めていない、検出器の性能不足、などである。この原因究明や改善策をメーカー側と共に究明するにあたり、新たな物品の発注を一時的に見送ったため、次年度使用額が発生した。現在は復旧の見通しが立ったため、次年度での特殊セル作成のために使用することを計画している。
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