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2023 Fiscal Year Research-status Report

Creation of pi-sigma-pi Dyad for Control of Multiexcitons and Solid-state Photon Upconversion

Research Project

Project/Area Number 22K05069
Research InstitutionOsaka Metropolitan University

Principal Investigator

松井 康哲  大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90709586)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywordsエネルギー移動 / 三重項-三重項消滅 / 多重励起子 / 太陽光利用 / アップコンバージョン
Outline of Annual Research Achievements

フォトンアップコンバージョンは,近赤外光などの今まで利用できなかった光を変換する分子技術であり,あらゆる光利用技術への適用が期待されている.本研究では,本研究では,σユニットによりπ共役系同士の距離・配向を三次元的に設計されたπ-σ-πダイアドに多重励起子を発生させ,そのスピン変換の能動的制御を試みる.さらに,π-σ-πダイアドの分子内TTAとエネルギー捕集を組み合わせることにより,固体でのアップコンバージョン(TTA-UC)に展開することを目的としている.
2023年度は,新規アクセプターとして,蛍光量子収率が高いジケトフロフラン誘導体の合成を主として行った.メチル誘導体,メトキシ誘導体は無置換体に比べて蛍光波長が長波長側であり,なおかつ三重項寿命が長いためTTA-UCへの適用が期待できる.
また,新規アントラセン連結体としてTroger塩基骨格で連結した誘導体An-TB-Anも合成した.白金オクタエチルポルフィリンの存在下でTTA-UC蛍光を示し,有望な化合物であることが示唆された.詳細な物性評価は2024年以降に評価していく.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

2023年度は,新規アクセプター候補として,蛍光量子収率が高いジケトフロフラン誘導体の合成を行った.メチルおよびメトキシ誘導体を対応する安息香酸エステルから4段階で合成した.いずれも溶液での蛍光量子収率は0.8程度であった.特にメトキシ誘導体は比較的長い三重項寿命(100マイクロ秒程度)を有しており,T1準位もある程度低いことから,TTA-UCの候補として期待できる.
また,新規π-σ-π型連結体として,σ骨格として2点架橋型骨格であるTroger塩基を採用し,アントラセンを連結誘導体An-TB-Anも合成した.既知化合物であり,市販品から1段階で合成できる.燐光測定からT1準位を求めたところ,白金オクタエチルポルフィリンからの発熱的エネルギー移動が期待できた.実際に溶液ではTTA-UC発光を示し,有望な化合物であることが示唆された.詳細な物性評価は2024年以降に評価していくほか,類縁体の合成も進める.
以上のように,新規骨格等を見出していることなどは,当初の計画以上進捗しているといえる.

Strategy for Future Research Activity

Troger塩基型骨格が優れていることが明らかになったので,アントラセン以外のπ骨格を採用した新規π-σ-π型誘導体の合成を行う.また,Troger塩基骨格に由来するキラリティーも活かし,キラルカラムクロマトグラフィー等による光学分割を試みる.光学分割に成功した場合は,円偏光発光を示すかどうかについて,共同研究によって検討を進める.
また,これまでは緑→青のTTA-UCを検討してきたが,可視光→紫外光のTTA-UCの検討を行う.具体的には,ターフェニルやスチルベンなどの連結体を合成し,TTA-UCを検討していく.これまでに進めてきた簡便に調整できる調製ポリウレタン複合体等中心に検討を進める.そして,UV-LEDでは実現できないような強い紫外光減を実現するTTA-UCについて検討を進める.

Causes of Carryover

当該研究に使用可能な別の予算を獲得できたため,次年度使用額が発生した.

  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023

All Journal Article (3 results) (of which Open Access: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Machine Learning, Divergent Syntheses, and X-ray Analyses of Dithienobenzothiazole-based Semiconductors Controlled by S・・・N and S・・・S Interactions2024

    • Author(s)
      Ogaki Takuya、Matsui Yasunori、Okamoto Haruki、Nishida Naoyuki、Sato Hiroyasu、Asada Toshio、Naito Hiroyoshi、Ikeda Hiroshi
    • Journal Title

      ChemRxiv

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.26434/chemrxiv-2023-s48lb-v2

    • Open Access
  • [Journal Article] [2.2]パラシクロファン部を含む有機ホウ素錯体の顕著なピエゾフルオロクロミズム2023

    • Author(s)
      大垣拓也,入井駿,小澤芳樹,阿部正明,佐藤寛泰,松井康哲,池田浩
    • Journal Title

      有機結晶部会ニュースレター

      Volume: 53 Pages: 5-6

  • [Journal Article] 有機分子結晶のピエゾフルオロクロミズム2023

    • Author(s)
      大垣拓也,入井駿,小澤芳樹,阿部正明,松井康哲,池田浩
    • Journal Title

      光化学

      Volume: 54 Pages: 143-149

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 光アップコンバージョン系におけるエネルギー捕集過程の過渡吸収スペクトル解析2024

    • Author(s)
      松井 康哲・高橋 拓海・大垣 拓也・池田 浩
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会(2024)
  • [Presentation] Troger塩基で連結したアントラセン二量体を用いた光アップコンバージョン2024

    • Author(s)
      宮地 龍一・松井 康哲・大垣 拓也・池田 浩
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会(2024)
  • [Presentation] ジアリール置換した縮環ブタジエン類の固体発光および結晶構造2024

    • Author(s)
      長岡朋希・南春彦・曽思悦・松井康哲・大垣拓也・池田浩
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会(2024)
  • [Presentation] Diphenylbicyclooctadienedione: Development of a Cross-conjugated Molecule with a Wide S1_T1 Energy Gap2023

    • Author(s)
      Tomoki Nagaoka, Yasunori Matsui, Masaaki Fuki, Takuya Ogaki, Yasuhiro Kobori, Hiroshi Ikeda
    • Organizer
      The 10th Jubilee Singlet Fission Workshop
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Control of Triplet Pair States Using π-σ-π Dyad _toward Intramolecular Singlet Fission_ and Triplet_Triplet Annihilation Upconversion_2023

    • Author(s)
      Yasunori Matsui, Takuya Ogaki, Hiroshi Ikeda
    • Organizer
      The 10th Jubilee Singlet Fission Workshop
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Transient absorption spectroscopic analysis of energy transfer process in the upconversion system based on polymer composite2023

    • Author(s)
      Yasunori Matsui, Takumi Takahashi, Masaya Kanoh, Takuya Ogaki, Hiroshi Ikeda
    • Organizer
      The 31st International Conference on Photochemistry
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of a Cross-conjugated Singlet Fission Material with a Wide Excited Singlet_Triplet Energy Gap2023

    • Author(s)
      Tomoki Nagaoka, Yasunori Matsui, Masaaki Fuki, Takuya Ogaki, Yasuhiro Kobori, Hiroshi Ikeda
    • Organizer
      The 31st International Conference on Photochemistry
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photoluminescence Properties of Cross-conjugated Bicyclooctadiene Derivatives Bearing Intramolecular Donor_Acceptor Moieties2023

    • Author(s)
      NAGAOKA, Tomoki; MATSUI, Yasunori; OGAKI, Takuya; IKEDA, Hiroshi
    • Organizer
      2023年光化学討論会
  • [Presentation] 固体アップコンバージョン系におけるエネルギー捕集過程の過渡吸収スペクトル解析2023

    • Author(s)
      松井 康哲・高橋 拓海・大垣 拓也・池田 浩
    • Organizer
      2023年光化学討論会
  • [Presentation] ジアリール置換した縮環ブタジエン類の固体発光と結晶構造2023

    • Author(s)
      長岡朋希・南春彦・曽思悦・松井康哲・大垣拓也・池田浩
    • Organizer
      第42回固体・表面光化学討論会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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