2022 Fiscal Year Research-status Report
層状ナノ粒子と白金錯体との複合化が可能とする超高効率発光材料
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21K05094
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
吉田 将己 関西学院大学, 生命環境学部, 講師 (20712293)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 錯体化学 / 発光材料 / 刺激応答性材料 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、次世代の省エネルギー型光デバイスやセンサー材料等への応用を見据え、発光性有機金属錯体と無機ナノ材料との複合化に基づく光機能材料の開発を目標としている。具体的には、固体状態では優れた発光性を示すものの溶液中で発光性が低下する白金(II)錯体を層状複水酸化物（LDH）ナノ粒子と複合化することで強発光性や新奇な光機能性を開拓する。
前年度までに、まず当初の大目標の一つであった「LDHナノ粒子への担持による発光増強」を達成するのみならず、水蒸気によるLDHナノ粒子上での白金(II)錯体の集積制御にも成功していた。そこで本年度は、これについてより詳細な検討を行った。
まず、発光スペクトルおよび発光減衰曲線について温度可変測定を行うとともに、その結果を示差走査熱量（DSC）測定の結果と照らし合わせることで、LDHナノ粒子上において白金(II)錯体がおかれた周辺環境を解明することに成功した。また、湿度可変発光スペクトルおよび水蒸気吸着組成等温線測定により、水蒸気の吸着挙動と発光性との相関についても解明した。これらの結果から、乾燥状態においては白金(II)錯体が静電的に強固にナノ粒子上に固定されているのに対し、水蒸気が間隙に吸着することで白金(II)錯体の移動度が向上し、それによって錯体どうしがπスタックなどにより集積することで発光性が変化していることが判明した。これは、特殊な置換基を必要とせずに外部刺激応答性を容易に導入できるストラテジーを与える非常に興味深い成果である。
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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
2022年度までに、発光性白金(II)錯体の担持方法を確立するのみならず（申請書内・研究A）、外部刺激による錯体間相互作用の変調（申請書内・研究B）に成功するとともに、種々の測定からその詳細なメカニズムを解明することに成功している。これは、非常に簡便に作製が可能であり生体毒性が低いLDHナノ粒子を用いた強発光材料やセンシング材料開発の指針を与える非常に重要な結果である。以上のように、本研究は目的とするLDHナノ粒子が可能とする光機能性の発現に向けて順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前項までに述べたように、これまでおおむね予定通り白金(II)錯体の強発光化および刺激応答性の付与に成功し、そのメカニズム解析を行ってきた。そこで2023年度はこれに加え、LDHナノ粒子への異種金属のドープによる機能化も試みたい。具体的には、まずは光機能性の金属イオンとして知られるユウロピウム(III)などのドープを検討したい。また、2023年度は最終年度となるため、これらの成果をまとめて原著論文を作成する。本成果を世界に向けて発表することで、LDHナノ粒子を舞台とした新奇な光機能材料の設計・物性制御の指針を発信したい。
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| Causes of Carryover |
本年度は、各種測定が当初予定していたよりもスムーズに進めることができた。そのため、実験条件検討等のための消耗品の費用を節約できた。一方、本年度の途中で所属が北海道大学から関西学院大学へと変わった。そのため2023年度はまず、本研究を完成させるために不自由が無いように、環境の変化に伴う備品・消耗品等の購入のために使用する予定である。また2023年度は最終年度であるため、論文発表のための経費としても使用する予定である。
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