2014 Fiscal Year Annual Research Report
自己組織化制御に基づいたユビキタス元素による外部刺激応答性発光変換素子の創製
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25288036
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤内 謙光 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30346184)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 結晶工学 / 多孔性構造 / 超分子 / 発光変換 / 有機塩 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではレアメタルに頼ることなく、入手しやすい軽元素（C, N, O, Si, S）のみによって構成され、様々な物理刺激（熱、光、力）および化学刺激（ガス、有機溶剤、イオン等）によって光電特性を劇的に変換する、ダイナミック発光素子の創製とその変換機序の解明を目的としている。本研究では、様々な刺激によって分子配列を組み替えることを主な動作原理としているところに独創性がある。したがって、全く違う種類の刺激を分子の凝集変換という同種の入力コマンドに一元化することができ、どんな刺激にも単一物質で対応できることが優位な点である。すなわち異種の刺激を同時に入力することが可能で、本研究ではダイナミック発光素子を嗅覚や味覚のような多元的複合センシングデバイスへと応用することを究極の目標とする。１．これまでの多環式芳香族化合物に酸性基を導入した機能団分子に加え、三重結合を有した剛直かつ直線的な一連の分子群を合成した。２．得られた機能団分子と種々のアミンと組み合わせ複合体物質を作成した。３．多量に作成した有機塩を様々な有機溶媒から結晶化させ、得られた結晶中における超分子構造の物理化学的性質を蛍光分光、紫外可視分光、赤外分光法よって明らかにした。４．良好な結晶を作成し、単結晶X線構造解析により多孔性の超分子集合を明らかにした。５．さらに得られた多孔質構造のガス吸蔵能を解析し、二酸化炭素に極めて特異性のある多孔性物質を作成することができた。６．また、これらの多孔性物質は取り込んだ化学種に応じて発光特性を変調することができ、刺激に応じて発光特性を変換することができる物質を達成することができた。
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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
目標としていた外部刺激に応答して発光特性を変換する物質の開発に成功した。これらの物質はある一定の化学種を取り込むことができ、今後のセンシングデバイス開発に大きく期待が持たれる。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．前年度の研究結果を基に、新たな機能団分子を設計し合成する。引き続き、得られた機能団分子と構造制御部位である種々のアミンとを組み合わせ複合体物質を作成し、発光特性・発光挙動について測定する。
２．引き続き本研究の目的である、発光特性・発光挙動について測定する。蛍光分光法により、発光スペクトル、発光量子効率、発光寿命を明らかにする。同様に包接結晶についての研究を進める。モジュレーターの吸着・脱離、さらには交換に伴う発光挙動変化を観察・測定する。
３．フッ素原子を分子骨格に導入し、特殊なフッ素空間を構築することで化学種への親和性をコントロールして、ガス等への高い選択性を付与する。
４．得られた外部刺激応答的に発光変換することができる物質を、基板等に固定化するデバイスに向けたプロセスを検討する。
５．最後に結果を総括する。
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| Causes of Carryover |
概ね研究は順調に進んでいるが、様々な官能基を導入した分子の設計と合成にチャレンジしたため化合物の合成が間に合わず、評価が間に合わないところがあった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
設計した分子の合成ルートがおおよそ確立できたため、次年度はそれをもとにフッ素原子など様々な原子や官能基を導入した分子を合成し、それらを用いた多孔性物質の作成と物性の評価を行う。
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