• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

高次励起状態から発光する分子設計と光エネルギー材料への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18H02046
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分35030:有機機能材料関連
研究機関電気通信大学

研究代表者

平田 修造  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (20552227)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
2018年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワード高次一重項励起状態 / 2光子吸収 / 光アップコンバージョン / 室温りん光 / 長寿命室温りん光 / 蓄光 / 三重項励起状態 / スピン軌道相互作用 / Kasha則 / 非放射遷移 / Kashaの法則 / 内部項間 / 分子軌道 / 高次励起状態 / 励起吸収 / 2段階励起
研究成果の概要

一般的に励起状態は最低一重項励起状態(S1)や最低三重項励起子状態に関係する電子構造を変化させることで制御される。本研究では高次一重項励起状態(Sn)に関係する電子軌道を制御することによりナノ秒パルス下でのアップコンバージョン発光や長寿命室温りん光性能の改善を試みた。SnとS1の軌道分離によりSnからの蛍光を抽出することでナノ秒パルス下で大きな光アップコンバージョン強度を実現した。またSnと基底状態の間の遷移双極子モーメントを主に大きく増加する置換基を導入することにより高効率な長寿命室温りん光を示す重原子フリー分子を実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生体イメージング用の発光分子プローブでは、個々の分子が分子レベルで反応に作用する必要があるが、逐次型2光子吸収によって光アップコンバージョンを示す分子はより小型な低パワーナノ秒光源での3次元発光イメージングを可能にする技術につながる可能性がある。また高効率長寿命室温りん光分子の既存の蓄光材料、化学発光材料、放射線材料と比較して瞬間的につよい残光の輝度を出す特性は、既存の材料や技術では困難であった高解像イメージングと自家蛍光フリーを両立する非接触イメージング技術領域を開拓することにつながることが期待される。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (19件) (うち国際共著 4件、 査読あり 19件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 6件、 招待講演 13件) 図書 (5件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Key of Suppressed Triplet Nonradiative Transition-Dependent Chemical Backbone for Spatial Self-Tunable Afterglow2021

    • 著者名/発表者名
      Indranil Bhattacharjee, Kikuya Hayashi, Shuzo Hirata*
    • 雑誌名

      JACS Au

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chiral Approach to Investigate Mechanism of Highly Efficient Thermally Activated Delayed Fluorescence2021

    • 著者名/発表者名
      Kikuya Hayashi, Arimasa Matsumoto, Shuzo Hirata*
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 号: 14 ページ: 1738-1741

    • DOI

      10.1039/d0cc08064k

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vibrational Radiationless Transition from Triplet States of Chromophores at Room Temperature2021

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata*, Indranil Bhattacharjee
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry A

      巻: 125 号: 3 ページ: 885-894

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.0c09410

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phosphorescence Quenching of Heavy-atom-free Dopant Chromophores Triggered by Thermally Activated Triplet Exciton Diffusion of Conjugated Crystalline Host2020

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata*, Hyuman Hara, Indranil Bhattacharjee
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 45 ページ: 25121-25132

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c07864

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Substituent-Induced Symmetry-Forbidden Electronic Transition Allows Significant Optical Limiting under Weak Sky-Blue Irradiance2020

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kamatsuki, Indranil Bhattacharjee,* and Shuzo Hirata*
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 11 号: 20 ページ: 8675-8681

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.0c02694

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly efficient persistent room-temperature phosphorescence from heavy atom-free molecules triggered by hidden long phosphorescent antenna2020

    • 著者名/発表者名
      Indranil, Bhattacharjee, Shuzo Hirata*
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 32 号: 31 ページ: 2001348-2001348

    • DOI

      10.1002/adma.202001348

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Energy localization vs. charge funneling in aggregates of CsPbBr3 perovskite nanocrystals2020

    • 著者名/発表者名
      Dharmendar Kumar Sharma*, Shuzo Hirata, Martin Vacha*
    • 雑誌名

      Journal of Luminescence

      巻: 222 ページ: 117119-117119

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2020.117119

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of Tris(trimethylsilyl)silyl Group on the Fluorescence and Triplet Yields of Oligothiophenes2020

    • 著者名/発表者名
      Hirata, S.;* Nishio, M.; Uchida, H.; Usuki, T.; Nakae, T.; Miyachi, M.; Yamanoi, Y.;* Nishihara, H.*
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 124 号: 5 ページ: 3277-3286

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b10718

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-particle electroluminescence of CsPbBr3 perovskite nanocrystals reveals particle-selective recombination and blinking as key efficiency factors2019

    • 著者名/発表者名
      Dharmendar Kumar Sharma*, Shuzo Hirata, Martin Vacha*
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 4499-4499

    • DOI

      10.1038/s41467-019-12512-y

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Roles of Localized Electronic Structures caused by π Degeneracy due to Highly Symmetric Heavy Atom-free Conjugated Molecular Crystals leading to Efficient Persistent Room-temperature Phosphorescence2019

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 雑誌名

      Advanced Science

      巻: 6 ページ: 1900410-1900410

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Suppressed Triplet Exciton Diffusion Due to Small Orbital Overlap as a Key Design Factor for Ultralong‐Lived Room‐Temperature Phosphorescence in Molecular Crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Kaishi Narushima, Yasuhiro Kiyota, Takehiko Mori, Shuzo Hirata, Martin Vacha
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 31 号: 10 ページ: 1807268-1807268

    • DOI

      10.1002/adma.201807268

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stark Effect and Environment Induced Modulation of Emission in Single Halide Perovskite Nanocrystals2019

    • 著者名/発表者名
      Dharmendar Kumar Sharma, Shuzo Hirata, Vasudevanpillai Biju, Martin Vacha
    • 雑誌名

      ACS nano

      巻: 13 号: 1 ページ: 624-632

    • DOI

      10.1021/acsnano.8b07677

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Colorless Semi-aromatic Polyimide Derived from a Sterically Hindered Bromine-Substituted Dianhydride Exhibiting Dual Fluorescent and Phosphorescent Emission2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Kanosue, Shuzo Hirata, Martin Vacha, Ramunas Augulis, Vidmantas Gulbinas, Ryohei Ishige, Shinji Ando
    • 雑誌名

      Materials Chemistry Frontier

      巻: 3 号: 1 ページ: 39-49

    • DOI

      10.1039/c8qm00409a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Wavelength-Tunable Band-Edge Photoluminescence of Nonstoichiometric Ag-In-S Nanoparticles via Ga3+ Doping2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kameyama, Marino Kishi, Chie Miyamae, Dharmendar Kumar Sharma, Shuzo Hirata, Takahisa Yamamoto, Taro Uematsu, Martin Vacha, Susumu Kuwabata, and Tsukasa Torimoto
    • 雑誌名

      ACS Applied Mater. Interfaces

      巻: 10 号: 49 ページ: 42844-42855

    • DOI

      10.1021/acsami.8b15222

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] dentification of Short- and Long-Wavelength Emitting Chlorophylls in Cyanobacterial Photosystem I by Plasmon-Enhanced Single-Particle Spectroscopy at Room Temperature2018

    • 著者名/発表者名
      Soya Hatazaki, Dharmendar Kumar Sharma, Shuzo Hirata, Keiji Nose, Tomokazu Iyoda, Adrian Kolsch, Heiko Lokstein, Martin Vacha
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 9 ページ: 6669-6675

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Narrow band-edge photoluminescence from AgInS2 semiconductor nanoparticles by the formation of amorphous III-VI semiconductor shells2018

    • 著者名/発表者名
      Taro Uematsu, Kazutaka Wajima, Dharmendar Kumar Sharma, Shuzo Hirata, Takahisa Yamamoto, Tatsuya Kameyama, Martin Vacha, Tsukasa Torimoto, and Susumu Kuwabata
    • 雑誌名

      NPG Asia Mater.

      巻: 10 号: 8 ページ: 713-726

    • DOI

      10.1038/s41427-018-0067-9

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Intrinsic Analysis of Radiative and Room-Temperature Nonradiative Processes Based on Triplet State Intramolecular Vibrations of Heavy Atom-Free Conjugated Molecules toward Efficient Persistent Room-Temperature Phosphorescence2018

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 9 号: 15 ページ: 4251-4259

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b01711

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultralong-Lived Room Temperature Triplet Excitons: Molecular Persistent Room Temperature Phosphorescence and Nonlinear Optical Characteristics with Continuous Irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry

      巻: 6 号: 44 ページ: 11785-11794

    • DOI

      10.1039/c8tc01417e

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large Refractive Index Variations Induced by Accumulating Triplet Excitons under Photoexcitation at Low Power2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoe Hori, Kenro Totani, Shuzo Hirata, Toshiyuki Watanabe
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 704 ページ: 5-10

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2018.05.029

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 実験と理論の協働によるπ共役系凝集体における三重項失活メカニズムの考察 第69回高分子討論会 無 平田修造 2020/09/16 21国内会議招待講演 蓄光ナノイメージングを可能にする高輝度残光型室温りん光分子の開発2020

    • 著者名/発表者名
      平田修造
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蓄光ナノイメージングを可能にする高輝度残光型室温りん光分子の開発2020

    • 著者名/発表者名
      平田修造
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Highly Efficient Persistent Room Temperature Phosphorescence From Heavy Atom Free Molecules Triggered By Hidden Long Phosphorescent Antenna2020

    • 著者名/発表者名
      Indranil Bhattacharjee, Shuzo Hirata
    • 学会等名
      Web Annual Meeting on Photochemistry 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ドナーアクセプター直交型キラル分子を利用した高効率熱活性化遅延蛍光発生要因の考察2020

    • 著者名/発表者名
      林希久也、松本有正、平田修造
    • 学会等名
      2020年web光化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] The effect of the lowest singlet excited state lifetime on up-conversion emission via stepwise two-photon absorption2020

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Yomogita, Shuzo Hirata
    • 学会等名
      Web Annual Meeting on Photochemistry 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 置換基誘起の対称禁制遷移分子を用いた弱連続青色光下での大きな光制限効果2020

    • 著者名/発表者名
      釜付卓弥、Bhattacharjee Indranil、平田修造
    • 学会等名
      日本化学会第101回春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Intrinsic analysis of transition processes from the lowest excited triplet state of heavy atom-free molecules with persistent room-temperature phosphorescence2020

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 学会等名
      SPIE Photonics Europe, Digital Forum
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Intrinsic analysis of transition processes from the lowest excited triplet state of heavy atom-free conjugated molecular crystals with persistent room temperature phosphorescence2019

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 学会等名
      2019 MRS Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Donor-acceptor molecules showing photon upconversion emission by stepwise two photon absorption2019

    • 著者名/発表者名
      YOMOGITA Kentaro, ZHANG Junxiang, MIZUTANI Ryota, VAHCA Martin, KAMADA Kenji, MARDER Seth, HIRATA Shuzo
    • 学会等名
      Annual Meeting on Photochemistry 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of Triplet State in Conjugated Molecular Crystals toward Persistent Room Temperature Phosphorescence from Soft Crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium of Soft Crystals
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Exciton management for unique molecular emission characteristics2019

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 学会等名
      The 36th International Conference of Photopolymer Science and Technology (ICPST-36)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular Materials with Ultralong-Lived Room Temperature Triplet Excitons2019

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 学会等名
      2019 International Seminar on Polymer Photochemistry (2019 ISPP)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 分散系および凝集系における重原子フリー分子の三重項励起状態2019

    • 著者名/発表者名
      平田修造
    • 学会等名
      141 M&BE 新分野開拓研究会「有機半導体制御技術の最新動向~分子配向・電荷・励起子~」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高効率分子蓄光に向けた三重項からの輻射と非輻射過程の解析2019

    • 著者名/発表者名
      平田修造
    • 学会等名
      日本化学会第99回春季年会 特別企画 ルミネッセンス化学アンサンブル:発光の未来を探る
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 遷移双極子が小さい光学活性分子材料:円偏光遅延蛍光と円偏光室温蓄光2019

    • 著者名/発表者名
      平田修造
    • 学会等名
      千葉大学分子キラリティーセンター定例研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分散系共役分子および凝集系共役分子結晶の室温長寿命三重項励起子のサイエンスと機能2018

    • 著者名/発表者名
      平田修造
    • 学会等名
      東北大学PHyM若手フォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Intrinsic analysis of radiative process, intramolecular vibrational room-temperature nonradiative process, and quenching process from triplet state for heavy atom-free conjugated structures2018

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 学会等名
      Annual Meeting on Photochemistry on 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Intrinsic Analysis between Radiative Process and Room-Temperature Nonradiative Process based on Intramolecular Vibrations from Triplet State of Heavy Atom-free Aromatics toward Efficient Persistent Room-temperature Phosphorescence2018

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata
    • 学会等名
      2018 International Seminar on Advanced Materials Research 2018 ISAMR
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 化学工業6月号2021

    • 著者名/発表者名
      平田修造
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      株式会社化学工業社
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] Single-Molecule Level Study and Control of Collective Photosynergetic Responses in Molecules and Molecular Aggregates; Photoresponse in Molecular Complexes and Related Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Martin Vacha, Shuzo Hirata
    • 総ページ数
      21
    • 出版者
      Springer, Singapore
    • ISBN
      9789811554513
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] コンバーテック12月号:明るい環境下でも視認可能な高輝度蓄光分子2020

    • 著者名/発表者名
      平田修造
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      株式会社加工技術研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] OPTRONICS11月号2020

    • 著者名/発表者名
      平田修造
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      株式会社オプトロニクス社
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 環状高分子の合成と機能発現2018

    • 著者名/発表者名
      平田修造、バッハマーティン
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781313993
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 発光材料、及び蓄光材料2020

    • 発明者名
      平田修造、バタチャージーインドラニル
    • 権利者名
      平田修造、バタチャージーインドラニル
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 発光材料、及び蓄光材料2020

    • 発明者名
      平田 修造 , バタチャージー インドラニル
    • 権利者名
      平田 修造 , バタチャージー インドラニル
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-078341
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi