| 研究課題/領域番号 |
21K04976
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
浜崎 亜富 信州大学, 学術研究院理学系, 准教授 (60510120)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | PNIPAゲル / エキシマー発光 / ゲル内の溶解度 / 相分離クロミズム / エネルギー移動 / ギブスエネルギー / 発光量子収率 / 蛍光 / クロミズム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
フォトクロミズム（光による分子構造変化）やエレクトロクロミズム（電場による酸化還元）は外部刺激で色調を可逆的に変化させる現象で，近年ではディスプレイ材料や記憶材料として民生品にも応用されているが，それぞれに特化した分子を開発する必要がある。申請者は最近，ゲルに蛍光分子を取り込むだけで温度の変化により色調が変化する新たなクロミズムを発見した。ゲルと分子の組み合わせは無数にあり，これらを組み合わせることでユニバーサルなクロミズムを生み出すことができると考えている。本課題では，なぜ色調変化が起こるかと，各状態の分子特性を明確にし，ユニバーサルなクロミズムの開発につなげる。
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| 研究成果の概要 |
疎水的な蛍光性分子をPNIPAゲル（親水性の高分子ゲル）内に閉じ込めて吸脱水を行うだけで，発光波長を俊敏かつ可逆的に切り替わることができる新しいクロミズムになる。発光の切り替わりはモノマー由来とダイマー由来が切り替わることで起こることが実験の結果明らかになった。ダイマー発光は，実際には多数の分子が凝集することで発生し，水が無くなるとゲル骨格に「溶解」する形となるが，取り込んだ分子の水溶解度があまりにも低すぎると析出した分子は分散しない。しかし，溶解度を上げる工夫をすれば，脱水状態でゲル骨格への溶解が促進した。エネルギー移動を考慮して分子を取り込むと，色調のバラエティーを拡張できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年，様々なクロミズムが報告され，その一部は実際に身の回りでも利用されている。その中で，化学結合をもたない状態で分子をゲル内に取り込み，内部で安定に存在させる手法の確立は，人海戦術的に分子設計，開発することが主流のクロミズムにおいて，開発スキームを抜本的に変える。本手法は発光性クロミズムを簡単に作成できる。発光デバイスの重要性は高まっており，LEDや有機ELなどは民生品でも多用されている。本課題でよりバラエティー豊かなクロミズムが見出されることで，目的への選択性の高い発光デバイスに展開できるため，これまでのクロミズムを補完あるいは代替し，産業や医療などのあらゆる分野に応用できる。
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