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フォトン・アップコンバージョンを示すソフトナノマテリアルの創出

Research Project

Project/Area Number 19F19050
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Review Section Basic Section 28010:Nanometer-scale chemistry-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

楊井 伸浩  九州大学, 工学研究院, 准教授 (90649740)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) MALLICK ARIJIT  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2019-07-24 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords励起三重項 / 光物性 / フォトン・アップコンバージョン
Outline of Research at the Start

本研究の目的は、高効率なフォトン・アップコンバージョンを示すソフトナノマテリアルを構築することである。アップコンバージョンは長波長光を短波長光に変換する現象であり、有効に使われていない低エネルギー光を利用することで光触媒の効率を飛躍的に向上させる可能性がある。太陽光程度の弱い光でアップコンバージョンを起こすには分子系が有力であり、1)増感剤から発光分子への三重項エネルギー移動、2)発光分子間での三重項-三重項消滅による一重項生成と蛍光発光、により起こる。高効率なアップコンバージョンを色素化合物のナノレベルにおける精密配列により達成することに挑戦する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、配位結合をベースとしたナノマテリアルの構築に基づき、フォトン・アップコンバージョンを始めとした光機能の発現を目指している。実際に色素部位を密に集積した多孔性金属錯体を合成し、近赤外域に一重項―三重項遷移(S-T吸収)を示すオスミウム錯体を三重項増感剤として凝集させることなく導入し、ガラスマトリックス中に分散させることで、近赤外光から可視光へとアップコンバージョンする固体材料の創出に成功した。
更に多孔性金属錯体の高い結晶性と比表面積を活かし、励起三重項を偏極源とした動的核偏極への展開も行った。動的核偏極を行う上では、生成した核偏極を蓄積するためにホストマトリックスとなる多孔性金属錯体のプロトンの緩和時間が長い必要がある。様々な構造の多孔性金属錯体を合成してプロトンの緩和時間を比較し、多孔性金属錯体としてはこれまでで最も長い緩和時間を達成した。このメカニズムについて知見を得るため、多孔性金属錯体の配位子を重水素化して重水素固体NMR測定を行ったところ、運動性が高い多孔性金属錯体ほどプロトンの緩和時間が長くなっていることが分かった。すなわち、多孔性金属錯体をナノ偏極場としてナノ細孔中に取り込んだ水分子や多様な生体分子を高核偏極化し、それらの高偏極化したゲスト分子を放出してNMRによるタンパク質の構造解析やMRIによる腫瘍組織のイメージングに繋げていく上で、非常に重要な設計指針を得ることが出来た。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2021 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Near‐Infrared‐to‐Visible Photon Upconversion by Introducing an S?T Absorption Sensitizer into a Metal‐Organic Framework2020

    • Author(s)
      Joarder Biplab、Mallick Arijit、Sasaki Yoichi、Kinoshita Mika、Haruki Rena、Kawashima Yusuke、Yanai Nobuhiro、Kimizuka Nobuo
    • Journal Title

      ChemNanoMat

      Volume: - Issue: 6 Pages: 1-5

    • DOI

      10.1002/cnma.202000019

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Development of Efficient Triplet-DNP System Using Metal-Organic Frameworks2021

    • Author(s)
      Arijit Mallick, Saiya Fujiwara, Nobuo Kimizuka, Nobuhiro Yanai
    • Organizer
      日本化学会第101春季年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Ultra-low detection of amines in Metal-Organic Frameworks2020

    • Author(s)
      Arijit Mallick, 楊井伸浩, 君塚信夫
    • Organizer
      錯体化学会第69回討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-07-30   Modified: 2024-03-26  

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