高性能円偏光発光材料の開発を目的とした不斉ケイ素原子の構築

• 研究課題/領域番号: 15K05604
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 有機・ハイブリッド材料
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山野井 慶徳 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20342636)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 円偏光発光 / 不斉ケイ素原子 / 有機ケイ素 / パラジウム触媒 / ピレン / アントラセン / 光学活性

研究成果の概要

円偏光発光を示す化合物は3次元ディスプレイの発光材料としての利用が期待されている。本研究では、新しい不斉ケイ素原子の構築法に立脚した、単分子状態で良好な蛍光量子収率と円偏光発光特性を併せ持つ光学活性ケイ素化合物を合成した。合成はパラジウム触媒を用いる手法で行った。得られた光学活性化合物を再結晶などで精製し、光学的に純粋にした後に単結晶X線構造解析を行うことで、絶対立体配置を決定した。合成した化合物の中で特にピレン骨格を有する光学活性3級シランは円偏光発光特性glum: 0.01と単分子状態では非常に高い値を示した。DFTやTD-DFT計算からこれらの光物性挙動について考察した。

研究成果

• [雑誌論文] Aggregation-Induced Emission Enhancement from Disilane-Bridged Donor-Acceptor-Donor Luminogens Based on the Triarylamine Functionality (2018)
  • 著者名/発表者名: Usuki Tsukasa、Shimada Masaki、Yamanoi Yoshinori、Ohto Tatsuhiko、Tada Hirokazu、Kasai Hidetaka、Nishibori Eiji、Nishihara Hiroshi
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: in press 号: 15 ページ: 12164-12172
  • DOI: 10.1021/acsami.7b14802
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Attachment chemistry of aromatic compounds on a Silicon(100) surface (2018)
  • 著者名/発表者名: Henriksson Anders、Nishiori Daiki、Maeda Hiroaki、Miyachi Mariko、Yamanoi Yoshinori、Nishihara Hiroshi
  • 雑誌名: Surface Science 巻: 669 ページ: 140-144
  • DOI: 10.1016/j.susc.2017.11.017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Multifunctional Octamethyltetrasila[2.2]cyclophanes: Conformational Variations, Circularly Polarized Luminescence, and Organic Electroluminescence (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimada Masaki、Yamanoi Yoshinori、Ohto Tatsuhiko、Pham Song-Toan、Yamada Ryo、Tada Hirokazu、Omoto Kenichiro、Tashiro Shohei、Shionoya Mitsuhiko、Hattori Mineyuki、Jimura Keiko、Hayashi Shigenobu、Koike Hikaru、Iwamura Munetaka、Nozaki Koichi、Nishihara Hiroshi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 139 号: 32 ページ: 11214-11221
  • DOI: 10.1021/jacs.7b05671
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocurrent generation of reconstituted photosystem II on self-assembled gold film (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyachi, M.; Ikehira, S.; Nishiori, D.; Yamanoi, Y.;* Yamada, M.; Iwai, M.; Tomo, T.; Allakhverdiev, S. I.; Nishihara, H.*
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 33 号: 6 ページ: 1351-1358
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b03499
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Unusual reactivity of group 14 hydrides toward organic halides: synthetic studies and application to functional materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Shimada, M.; Yamanoi, Y.; Nishihara, H.
  • 雑誌名: J. Synth. Org. Chem. Jpn. 巻: 74 ページ: 1098-1107
  • NAID: 130005433324
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of Substitution on Solid-State Fluorescence in 9-Aryl-9-methyl-9H-9-silafluorenes (2016)
  • 著者名/発表者名: *Yoshinori Yamanoi, Takayuki Nakashima, Masaki Shimada, Hiroaki Maeda, *Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Molecules 巻: 21 号: 9 ページ: 1173-1173
  • DOI: 10.3390/molecules21091173
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effective Method for Micro-Patterning Arene-Terminated Monolayers on a Si(111) Electrode (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Yamanoi, Tetsuhiro Kobayashi, Hiroaki Maeda, Mariko Miyachi, Masato Ara, Hirokazu Tada, and Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32 号: 27 ページ: 6825-6829
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b01370
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cross-Sectional TEM Analysis of an ITO Surface Coated with Photosystem I and Molecular Wires (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyachi, M.; Yamanoi, Y.;* Tomo, T.; Nishihara, H.*
  • 雑誌名: J. Inorg. Organomet. Polym. Mater. 巻: 2016 号: 6 ページ: 1309-1312
  • DOI: 10.1007/s10904-016-0396-5
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bright Solid-State Emission of Disilane-Bridged Donor-Acceptor-Donor and Acceptor-Donor-Acceptor Chromophores (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Shimada, M. Tsuchiya, R. Sakamoto, Y. Yamanoi, E. Nishibori, K. Sugimoto, H. Nishihara
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 号: 9 ページ: 3022-3026
  • DOI: 10.1002/anie.201509380
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescence and phosphorescence of a series of silicon-containing six-membered-ring molecules (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Nakashima, M. Shimada, Y. Kurihara, M. Tsuchiya, Y. Yamanoi, E. Nishibori, K. Sugimoto, H. Nishihara
  • 雑誌名: J. Organomet. Chem. 巻: 805 ページ: 27-33
  • DOI: 10.1016/j.jorganchem.2015.12.042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, Characterization, and Physical Properties of Oligo(1-(N,N-dimethylamino)pyrrole)s and Their Doped Forms, Precursors of Candidates for Molecular Flat-band Ferromagnets (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamanoi, K. Takahashi, T. Hamada, N. Ohshima, M. Kurashina, Y. Hattori, T. Kusamoto, R. Sakamoto, M. Miyachi, and H. Nishihara
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry C 巻: 3 号: 17 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1039/c4tc02941k
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] The development of tetrasila[2.2]cyclophane derivatives for solid-state emission，electroluminescence，and circularly polarized luminescence (2017)
  • 著者名/発表者名: 島田真樹，山野井慶徳，大戸達彦，山田亮，Pham Song-Toan，夛田博一，小池ひかる，岩村宗高，野崎浩一，西原寛
  • 学会等名: 2017年光化学討論会
• [学会発表] Synthesis and physical properties of tetrasila[2.2]thiophenophane derivatives for the luminescent and chiroptical materials (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaki Shimada，Yoshinori Yamanoi，Kenichiro Omoto，Shohei Tashiro，Mitsuhiko Shionoya，Tatsuhiko Ohto，Song-Toan Pham，Ryo Yamada，Hirokazu Tada，Mineyuki Hattori，Keiko Jimura，Shigenobu Hayashi，Hikaru Koike，Munetaka Iwamura，Koichi Nozaki，Hiroshi Nishihara
  • 学会等名: 254th ACS National Meeting & Exposition
  • 国際学会
• [学会発表] 固体発光・円偏光発光を示すオクタメチルテトラシラ[2.2]シクロファンの創製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 島田真樹，山野井慶徳，小池ひかる，岩村宗高，野崎浩一，西原寛
  • 学会等名: 第21回ケイ素化学シンポジウム
• [学会発表] 不斉ケイ素原子をもつ化合物の効率的合成法の開発とその光物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 古賀信哉・植木修平・島田真樹・山野井慶徳・湯浅順平・河合壯・打田孝明・岩村宗高・野﨑浩一・西原寛
  • 学会等名: 第20回ケイ素化学協会シンポジウム
  • 発表場所: 安芸グランドホテル（広島県廿日市市）
  • 年月日: 2016-10-07
• [学会発表] Effective Solid-state Emission of Disilane-bridged Arenes Including Donor and Acceptor Moieties (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaki Shimada, Ryota Sakamoto, Yoshinori Yamanoi, Hiroshi Nishihara
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Honolulu, HI, USA
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] シリコン電極上にSi-アリール結合で修飾したフェロセン誘導体の電子移動挙動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 和田慶祐、前田啓明、小林徹大、宮地麻里子、山野井慶徳、西原寛
  • 学会等名: 分子アーキテクトニクス研究会 第6回研究会
  • 発表場所: 京都大学桂キャンパスローム記念館（京都府、京都市）
  • 年月日: 2015-10-23
• [学会発表] 固体蛍光材料・非線型光学材料に向けたドナー・アクセプター型ジアリールジシラン類の創製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 島田真樹, 山野井慶徳, 近藤高志, 松下智紀, 西堀英治, 畠山あかり, 杉本邦久, 西原 寛
  • 学会等名: 日本化学会秋季事業 第5回CSJ化学フェスタ
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都、江戸川区）
  • 年月日: 2015-10-15
• [学会発表] シリコン電極上にSi-アリール結合で修飾したフェロセン誘導体の電子移動挙動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 和田慶祐、前田啓明、小林徹大、宮地麻里子、山野井慶徳、西原寛
  • 学会等名: 2015年電気化学会秋季大会
  • 発表場所: 埼玉工業大学（埼玉県、深谷市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [備考] 東京大学大学院理学系研究科化学専攻無機化学研究室
  • URL: https://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/inorg/link.html
• [備考] 東京大学 大学院理学系研究科 化学専攻 無機化学研究室
  • URL: https://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/~inorg/
• [備考] 東京大学大学院理学系研究科化学専攻無機化学研究室
  • URL: http://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/inorg/index.html