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Fabrication of Fluorescent flexible organic crystals and their waveguide

Research Project

Project/Area Number 18H02052
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 35030:Organic functional materials-related
Research InstitutionKochi University of Technology (2020-2021)
防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) (2018-2019)

Principal Investigator

林 正太郎  高知工科大学, 環境理工学群, 講師 (00532954)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2018: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Keywordsエラスティック結晶 / 発光 / ウェーブガイド / 柔軟性分子結晶 / 弾力性 / 導波路 / 共役系分子 / フレキシブルクリスタル / 有機結晶 / π共役系分子 / 配向性 / 結晶 / 第一原理計算 / 柔軟性結晶材料 / 光学ウェーブガイド
Outline of Annual Research Achievements

発光性のエラスティック結晶をウェーブガイド(光導波路)への利用し、評価を行った。この現象は光がウェーブガイドの片側と接すると、その光がある程度の損失を経てもう一方の端子から出てくる。ここでは結晶内の構成分子からの発光が結晶ないに閉じ込められ、導波プロセスによって光が伝播される現象を利用している。結晶の光伝搬効率を示す光損失係数(OLC)は、値が小さいほど効率が高いことを示し、0.01から0.5 dB mm-1と報告されている。
本研究計画において、9,10-dibromoanthraceneが大きな弾性変形を示すことを明らかにし、ウェーブガイドへ利用した。結晶ウェーブガイドは屈折率や低欠損性の観点から、高い効率を示すが、柔軟性の観点から欠点を抱えている。一方、弾性変形が可能な結晶は高効率なウェーブガイド作成に向いていると考えられる。結晶をジグで固定し、分光器と接続したファイバープローブの先端とレーザーのフォーカスを合わせた。変形はジグを押すことで行なった。9,10-dibromoanthracene結晶は結晶中心部に405 nmレーザーを照射することで、活性ウェーブガイドに起因する端部での光放出が見られた。これは結晶の曲げ変形を行っても同様であり、フレキシブルウェーブガイドが実現していることがわかる。このウェーブガイド性能は、励起-放出距離と端部での蛍光強度から算出される減衰係数αから算出できる。そこで、変形前後の効率を計測したところ、変形前後で同程度であり、繰り返しても大きな変化はなかった。したがって、分子結晶の変形がウェーブガイド効率与える影響が極めて小さい。これは、減衰係数を決定する要因である結晶欠損と屈折率が、変形前後とその繰り返しによって変化していないことを示している。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(31 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (15 results) (of which Peer Reviewed: 15 results,  Open Access: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 13 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Mechanically Flexible and Optically Tunable Organic Crystal Resonator2022

    • Author(s)
      Shuai Zhao, Hiroshi Yamagishi, Osamu Oki, Yuta Ihara, Naoki Ichiji, Atsushi Kubo, Shotaro Hayashi, Yohei Yamamoto
    • Journal Title

      Advanced Optical Materials

      Volume: 10 Pages: 2101808-2101808

    • DOI

      10.1002/adom.202101808

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Elastic Molecular Crystals: Their Deformation-Induced Reversible Unit Cell Changes with Specific Poisson Effect2022

    • Author(s)
      Shotaro Hayashi
    • Journal Title

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      Volume: - Issue: 5 Pages: 721-727

    • DOI

      10.1246/bcsj.20220040

    • ISSN
      0009-2673, 1348-0634
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  • [Journal Article] Thermo-triggered Domino-like Single-Crystal-to-Single-Crystal Phase Transition from Face-to- edge to Face-to-face Packing of Anthracene2021

    • Author(s)
      Yuto Hino, Shotaro Hayashi
    • Journal Title

      Chemistry-A European Journal

      Volume: 27 Pages: 17595-17600

    • DOI

      10.1002/chem.202103165

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  • [Journal Article] Functional flexible molecular crystals: intrinsic and mechanoresponsive properties2021

    • Author(s)
      Seki Tomohiro、Hoshino Norihisa、Suzuki Yasutaka、Hayashi Shotaro
    • Journal Title

      CrystEngComm

      Volume: - Pages: 5686-5696

    • DOI

      10.1039/d1ce00388g

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  • [Journal Article] Curving Deformation-induced Photoluminescence Changes and Anisotropy Analysis in Elastic Organic Crystals2021

    • Author(s)
      Shotaro Hayashi
    • Journal Title

      CrystEngComm

      Volume: 23 Pages: 5763-5767

    • DOI

      10.1039/d1ce00400j

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  • [Journal Article] Elastic Organic Crystals of π-Conjugated Molecules: New Concept for Materials Chemistry2020

    • Author(s)
      Shotaro Hayashi
    • Journal Title

      Symmetry

      Volume: 12 Pages: 2022-2022

    • DOI

      10.3390/sym12122022

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Highly Crystalline and Efficient Red-emissive π-Conjugated Polymer Film: Tuning of Macrostructure for Light-emitting Properties2020

    • Author(s)
      Shotaro Hayashi
    • Journal Title

      Materials Advances

      Volume: 1 Pages: 632-638

    • DOI

      10.1039/d0ma00218f

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  • [Journal Article] Anisotropic Poisson’s Effect and Deformation‐induced Fluorescence Change of Elastic 9,10‐Dibromoanthrathene Single Crystals2020

    • Author(s)
      Hayashi Shotaro、Ishiwari Fumitaka、Fukushima Takanori、Mikage Shohei、Imamura Yutaka、Tashiro Motomichi、Katouda Michio
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: xx Pages: 16195-16201

    • DOI

      10.1002/anie.202006474

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  • [Journal Article] Facile Synthesis of ortho-Phenylene-Based Conjugated Polymers through Transformation of Cross-Conjugated Poly(2,3-diaryl[2]dendralene)s and their Optical Properties2019

    • Author(s)
      Toshio Koizumi, Tsuyoshi Kameda, Hironori, Saito, Ayumu Sato, Shotaro Hayashi
    • Journal Title

      Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry

      Volume: 57 Pages: 827-832

    • DOI

      10.1002/pola.29333

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    • Author(s)
      Shotaro Hayashi, Shin-ichi Yamamoto, Koji Nishi, Atsushi Asano, Toshio Koizumi
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: 51 Pages: 1055-1061

    • NAID

      40022176708

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    • Author(s)
      Shotaro Hayashi, Toshio Koizumi
    • Journal Title

      CrystEngComm

      Volume: 21 Pages: 5990-5994

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  • [Journal Article] Elastic Organic Crystals of π-Conjugated Molecules: Anisotropic Densely Packed Supramolecular 3D Polymers Exhibit Mechanical Flexibility and Shape Tunability2019

    • Author(s)
      Shotaro Hayashi
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: 51 Pages: 813-823

    • NAID

      40022176735

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  • [Journal Article] A A Versatile Scaffold for Facile Synthesis of Fluorescent Cyano-substituted Stilbenes2019

    • Author(s)
      Shotaro Hayashi, Minami Sakamoto, Fumitaka Ishiwari, Takanori Fukushima, Shin-ichi Yamamoto, Toshio Koizumi
    • Journal Title

      Tetrahedron

      Volume: 75 Pages: 1079-1084

    • DOI

      10.1016/j.tet.2019.01.012

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  • [Journal Article] 2,5-Dimethoxybenzene-1,4-dicarboxaldehyde: An Emissive Organic Crystal and Highly Efficient Fluorescent Waveguide2019

    • Author(s)
      Shotaro Hayashi, Toshio Koizumi, Natsumi Kamiya
    • Journal Title

      ChemPlusChem

      Volume: 84 Pages: 247-251

    • DOI

      10.1002/cplu.201800597

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  • [Journal Article] Creating Elastic Organic Crystals of π‐Conjugated Molecules with Bending Mechanofluorochromism and Flexible Optical Waveguide2018

    • Author(s)
      Shotaro Hayashi, Shun-ya Yamamoto, Daisuke Takeuchi, Yutaka Ie, Koji Takagi
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 57 Pages: 17002-17008

    • DOI

      10.1002/anie.201810422

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    • Author(s)
      林 正太郎
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      4861047382
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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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