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太陽電池用波長変換膜に適した長波長発光を示す高透明ポリイミドの材料設計と創製

研究課題

研究課題/領域番号 15J06206
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 高分子・繊維材料
研究機関東京工業大学

研究代表者

鹿末 健太  東京工業大学, 大学院理工学研究科(工学系), 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードポリイミド / 室温燐光 / Stokes shift / 重原子効果 / 項間交差 / 発光 / 励起状態分子内プロトン移動
研究実績の概要

ポリイミド(PI)は、酸二無水物とジアミンとを組み合わせて合成される高分子化合物で、高い耐熱性と力学的強度を有することから、半導体産業や航空宇宙産業などで応用されている。本研究では、PIの固体薄膜の発光特性に注目し、太陽電池用波長変換膜への応用に適した”可視域における高い透明性”と”Stokes shift(光吸収・発光波長の差)の大きな発光特性”を示すPI薄膜の開発を目的とした。PIにこれらの性能を付与するために、重原子効果に基づく室温燐光に着目した。本研究では、高透明性を示す室温燐光性PI薄膜の開発を目的として,新規に合成した含臭素ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から半芳香族PI薄膜を調製し、発光特性を解析した.臭素導入によるビフェニル構造の二面角広角化に伴う立体効果により,凝集体形成が効果的に抑制され,得られたPI薄膜は高い無色透明性を示すとともに,315 nmの光励起により512 nmにStokes shiftの非常に大きな緑色の室温燐光(12,215cm-1)を示すことが明らかとなった.また、このPI薄膜の燐光強度は、真空下及び低温下において著しく増大することが明らかとなった。
以上のことから、PIの酸二無水物部に重原子置換基を導入することにより、波長変換膜への応用に適した”可視域における高い透明性”と”Stokes shiftの非常に大きな発光特性”が同時に達成できることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] Center for Phys. Sci. and Technol./Kaunas University of Technology(リトアニア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Center for Phys. Sci. and Technol./Kaunas University of Technology(リトアニア)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Polyimides with Heavy Halogens Exhibiting Room-Temperature Phosphorescence with Very Large Stokes Shifts2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kanosue, S. Ando
    • 雑誌名

      ACS Macro Letters

      巻: 5 号: 12 ページ: 1301-1305

    • DOI

      10.1021/acsmacrolett.6b00642

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Polyimide and Imide Compound Exhibiting Bright Red Fluorescence with Very Large Stokes Shifts via Excited-State Intramolecular Proton Transfer II. Ultrafast Transfer Dynamics in the Excited State2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kanosue, R. Augulis, D. Peckus, R. Karpicz, T. Tamulevicius, S. Tamulevicius, V. Gulbinas, S. Ando
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 49 号: 5 ページ: 1848-1857

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.5b02224

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fluorescence Emissions of Imide Compounds and End-Capped Polyimides Enhanced by Intramolecular Double Hydrogen Bonds2015

    • 著者名/発表者名
      K. Kanosue, S. Ando
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 17 号: 45 ページ: 30659-30669

    • DOI

      10.1039/c5cp05055c

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Room-Temperature Phosphorescent Polyimide for Wavelength Converting Applications2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kanosue, S. Ando
    • 学会等名
      5th Intl. Educ. Forum Environ. Energy Sci.
    • 発表場所
      San Diego
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 無色透明性を有する室温燐光性ポリイミド2016

    • 著者名/発表者名
      鹿末 健太、安藤 慎治
    • 学会等名
      2016年光化学討論会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Highly Phosphorescent Polyimides for Wavelength Converting Applications2015

    • 著者名/発表者名
      K. Kanosue, S. Ando
    • 学会等名
      4th Intl. Educ. Forum Environ. Energy Sci.
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 室温燐光を示す高透明性ポリイミド薄膜の開発2015

    • 著者名/発表者名
      鹿末 健太,安藤 慎治
    • 学会等名
      第22回日本ポリイミド・芳香族系高分子会議
    • 発表場所
      秋田、日本
    • 年月日
      2015-11-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Design and Development of Room-Temperature Phosphorescent Polyimides Based on Heavy Atom Effects2015

    • 著者名/発表者名
      K. Kanosue, S. Ando
    • 学会等名
      Annual Meeting on Photochemistry 2015
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] ポリイミド・芳香族系高分子最近の進歩2016年2016

    • 著者名/発表者名
      鹿末 健太,安藤 慎治
    • 出版者
      (財)繊維工業技術振興会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] ポリイミド・芳香族系高分子最近の進歩2015年2015

    • 著者名/発表者名
      鹿末 健太,安藤 慎治
    • 出版者
      (財)繊維工業技術振興会
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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