高輝度発光を示す層状無機/有機ヘテロハイブリッド透明配向薄膜の創製と特性評価

• 研究課題/領域番号: 16750172
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 笹井 亮 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 助手 (60314051)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円); 2005年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2004年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
• キーワード: 層間化合物 / ヘテロハイブリッド / 高輝度発光材料 / 配向薄膜 / 層状粘土鉱物 / レーザー色素 / 界面活性剤 / 有機 / 無機ハイブリッド材料 / 高輝度発光固体材料

研究概要

ホスト化合物として陽イオン交換性層状粘土を用い、これとレーザー色素を単量体として複合化することで固体色素レーザー用素材となりうる高輝度発光性を示すハイブリッド透明配向薄膜の創製を目指した。電荷密度の高い粘土表面及び層間にレーザー色素をインターカレートすると、色素同士の会合が起こり発光性を失ってしまう。この無発光性会合の抑制を目的として、層間に会合抑制剤として長鎖アルキルをもつ界面活性剤の共存を検討した。この検討において、通常簡便に合成できる粉末試料では、詳細な分析が不可能なこと、また材料として応用する場合、さらなる加工の必要性があることから、透明かつ粘土層が基板に平行に配向した薄膜の作製法の確立を目指した。様々な手法の検討の結果、スピンコーティング法と浸漬法を組み合わせることにより、色素の導入量を様々に変え透明かつ配向した固体薄膜の作製に成功した。この手法により作製した固体薄膜について様々な分析評価を行った結果、レーザー色素の会合抑制に成功し、レーザー色素の希薄溶液で観測され、現在の色素レーザーで用いられている場合と同様の高輝度単量体発光を示す固体材料の製作に成功した。また、界面活性剤がもつ長鎖アルキル基の炭素数の影響を調べたところ、最適な長鎖アルキル基が存在することを明らかにした。現在、レーザー色素の会合挙動や発光特性に与える長鎖アルキル鎖の影響や効果について詳細な検討を続けている。この検討により、層間で形成される有機色素-界面活性剤組織化構造と色素の発光特性の相関を明らかに出来、ヘテロハイブリッド設計のための指針を得ることができよう。

研究成果

• [雑誌論文] Preparation of Hybrid Organic/Inorganic Luminescent Thin Solid Films with Highly Concentrated Laser-Dye Cations (2005)
  • 著者名/発表者名: R.Sasai, T.Itoh, N.Iyi, K.Takagi, H.Itoh
  • 雑誌名: Chem.Lett. 34 ページ: 1490-1491
  • NAID: 10016843929
• [雑誌論文] Intercalation and Photochromism of Single Cationic-Site Carrying Diarylethene in Clay Layer (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Yui, R.Sasai, I.Shindachi, K.Takagi
  • 雑誌名: Mol.Cryst.Liq.Cryst. 431 ページ: 321-327
• [雑誌論文] Design of Photofunctional Laminated Organized Thin Films : Photochromism of Ammoniumazobenzene Arenecarboxylates Cast on Silica Glass (2005)
  • 著者名/発表者名: O.Ohtani, T.Itoh, Y.Monna, R.Sasai, T.Shichi, T.Yui, K.Takagi
  • 雑誌名: Bull.Chem.Soc.Jpn. 78 ページ: 698-702
  • NAID: 10015463630
• [雑誌論文] Effect of Layer Charge Density on Orientation and Aggregation of a Cationic Laser Dye Incorporated in the Interlayer Space of Montmorillonite (2004)
  • 著者名/発表者名: KANEKO, Y., IYI, N., BUJDAK, J., SASAI, R., FUJITA
  • 雑誌名: Journal of Colloid and Interface Science 269 ページ: 22-25
• [雑誌論文] Effect of Fluorinated Ammonium Counterions Upon the Reversibility in E-Z Photoisomerization of azobeazene ion pair films (2004)
  • 著者名/発表者名: OHTANI, O., FURUKAWA, T., SASAI, R., HAYASHI, E., SHICHI.T., YUI, T., TAKAGI, K.
  • 雑誌名: Journal of Material Chemistry 14 ページ: 196-200
• [雑誌論文] Luminescence Properties of Rhodamine 6G Intercalated in Surfactant/Clay Hybrid Thin Solid Films (2004)
  • 著者名/発表者名: SASAI, R., IYI, N., FUJITA, T., LOPEZ ARBELOA, F., MARTINEZ MARTINEZ, V., TAKAGI, K., ITOH, H.
  • 雑誌名: Langmuir 201 ページ: 4715-4719
• [雑誌論文] The Effect of Layered Sodium-Magadiite on the Photochromic Reversibility of Diarylethene Immobilized on Its Surfaces (2004)
  • 著者名/発表者名: SHINDACHI, I., HANAKI, H., SASAI, R., SHICHI, T., YUI, T., TAKAGI, K.
  • 雑誌名: Chemistry Letters 33 ページ: 1116-1117
  • NAID: 10013527347
• [雑誌論文] Spectral Properties, Formation of Dye Molecular Aggregates, and Reactions in Rhodamine 6G/Layered Silicate Dispersions (2004)
  • 著者名/発表者名: BUIJDAK, J., IYI, N., SASAI, R.
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry 108 ページ: 4470-4477