2014 Fiscal Year Research-status Report
植物から抽出した天然色素を用いる有機発光ダイオードの開発
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25420348
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
大谷 直毅 同志社大学, 理工学部, 教授 (80359067)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 発光ダイオード / クロロフィル / カロテノイド / カラムクロマトグラフィー / 単離精製 / 抗酸化作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ほうれん草から抽出したクロロフィルを用いる発光ダイオードの効率改善のため、素子構造を正孔輸送層などを挿入した多層構造に変更した。その結果、発光効率が改善することを確認した。これは国際会議において発表した。
しかし、この素子作製で用いた抽出方法は、複数の有機溶剤を用いる分離方法で、抽出液に含まれるクロロフィルの量が明らかではない。そのため、素子に含まれるクロロフィルの量を明らかにすることができず、最適なドープ材料の使用量を正確に評価できない。この問題を解決するため、カラムクロマトグラフィーによりほうれん草に含まれる色素の単離精製を行った。その結果、クロロフィルaおよびb、そしてカロテノイド系色素（βカロテン、ルテインなど4種類）を単独で抽出することが可能となった。
抽出されたクロロフィルaおよびbの使用量に対するドープ材の最適量を検討した。またカロテノイド系色素4種類のもつ抗酸化作用を個別に調査した。その結果、クロロフィルの蛍光寿命がカロテノイド系色素によって改善されることが明らかとなった。またルテインの吸収波長がクロロフィルの発光波長と一致するため、ルテインは抗酸化作用材料には適さないことも明らかとなった。この結果は、平成27年6月の国際会議EM-NANO（新潟）にて発表する。
また、クロロフィルは赤色の発光であるが、産業応用を考えた場合、三原色の発光を揃えることが重要である。そのため、ほうれん草以外の種々の植物から色素を抽出し、その発光スペクトルを評価した。その結果、例えば、アオダモからは青色の蛍光が確認された。
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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
カラムクロマトグラフィーによる単離精製が可能となり、クロロフィルおよびカロテノイド系色素の抽出量が明らかとなった。とくに4種類のカロテノイド系色素を明瞭に分離して、それぞれの抗酸化作用を評価できるようになったのは大きな成果である。これは素子設計にとって必須な事柄であるため、今後の研究進捗に好影響を与えると考えている。ほうれん草以外の植物において青色などの発光が確認できた成果も産業応用上重要なことである。またこのカラムクロマトグラフィーによる単離精製を他の植物に利用してアントシアニン系色素を抽出して太陽電池の作製も開始しており、波及効果が大きい。
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| Strategy for Future Research Activity |
単離精製されたクロロフィルとカロテノイドを用いた素子では、まだ蛍光スペクトルと寿命しか評価できていない。よって最終年度では発光ダイオードを作製して、電流注入による発光を確認し、素子構造の最適化を試みる。またカカロテノイドの抗酸化作用についても電流注入時において検証する必要があり、素子動作寿命を最も改善できるカロテノイド系色素の使用方法を検討したい。
ほうれん草以外の植物色素による発光はようやく確認されたばかりである。アオダモは青色発光をする珍しい植物であるが、あまり一般的ではない。今後は他の植物色素を検討しつつ多様な蛍光色を揃えていきたい。
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