Rational design of transparent NIR dyes and pigments

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18953
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 33:Organic chemistry and related fields
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: Furuyama Taniyuki 金沢大学, 物質化学系, 准教授 (30584528)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 近赤外光 / フタロシアニン / ボール型金属錯体 / 透過性 / カラーレジスト材料

Outline of Final Research Achievements

Novel phthalocyanines (Pcs) and ball-shaped metal complexes were examined to advance the synthesis of dyes that exhibit intense and specific absorption of near-infrared (NIR) light (approximately 700-1000 nm).
Regarding the Pc derivatives, a series of nitrogen-substituted compounds were synthesized. These derivatives demonstrated selective absorption of NIR light. Transparent thin films could be fabricated from the solutions of these derivatives, showcasing exceptional transparency. The investigation of ball-shaped metal complexes primarily centered around their oligomerization, and theoretical calculations of these oligomers facilitated the characterization of the NIR light-selective properties inherent to ball-shaped metal complexes.

Free Research Field

機能性色素化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

透明な近赤外光材料のニーズは医療・電子・エネルギー分野等幅広い。本研究の遂行により、単に近赤外光を強く吸収する、に加えて可視光吸収を抑制する、という新たな分子デザインを提案することができた。これらの材料については特許出願も行い、共同研究を希望する企業も現れているなど、社会的意義のある成果と言える。
また、これら材料を開発するにあたっては複数の遷移を同時に制御する分子デザインが必要であり、研究開始時点では達成が困難とされた学術的課題であった。ボール型金属錯体を中心に理論的考察を併用することでこの問題が解決できつつあり、学術的にも重要な成果を得た。