| 研究課題/領域番号 |
21K05022
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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33010:構造有機化学および物理有機化学関連
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
高石 和人 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (70513430)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (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: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | ビナフチル / 軸性キラリティー / 円偏光発光性 / キロプティカル特性 / エキシマー / 円偏光発光 / 大環状化合物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
円偏光発光性 (CPL) を示す有機色素は、広義の光エレクトロニクス分野において次世代の素材として有望視されている。本研究では新規かつ優れた CPL 色素開発を目指し、軸性キラルビナフチルまたは軸性キラルオリゴナフチルを構成成分として含む大環状体を合成し評価する。実験と理論を融合させることにより、CPL 色素の新たな分子設計指針を確立する。
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| 研究実績の概要 |
これまでの研究により、キラルビナフチルとピレン 2 つずつを交互にエーテル結合によって連結した化合物が、分子内ピレンエキシマー (励起二量体) 発光を選択的に発現し、大きな異方性因子 (glum) を示すことを見出している (－0.053)。
本年度はリンカーが異なるいくつかの関連化合物を合成し特性を評価した。その結果興味深いことに、4つのリンカーが全てチオエーテルである化合物は温度により円偏光発光性 (CPL) が変化し符号反転を示すことが分かった。(R)-体の場合、低温 (50 ℃ 以下) では (－)-CPL を、高温 (60 ℃ 以上) では (+)-CPL を示した。glum 値は－0.014 から +0.0060 の間で変化した。リンカーがエーテル結合である化合物は、温度を変えても CPLはほとんど変化しなかった。チオエーテルに特有の CPL 符号反転の挙動は、エーテル結合よりチオエーテル結合の方が長く、エキシマーの構造的自由度が増大したことに起因すると考えられた。
次に機器分析と量子化学計算により、温度による符号反転の機構の解明を試みた。その結果、基底状態では温度に関係なくピレン環が左回りにねじれた配座をとるが、励起状態においては低温では速度論的に安定なピレン環が左回りにねじれたエキシマーを形成し (－)-CPL を示し、高温では熱力学的に安定な右回りにねじれたエキシマーを形成し (+)-CPL を示すことが導かれた。
さらに、エーテル結合体よりも高強度のCPLを示す関連化合物が見つかっており、研究を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
現在までにいくつかの優れた円偏光発光有機色素を開発した。本年度は予期せず、温度によって円偏光発光性の符号が反転する珍しい色素を見出し、さらにその機構を明らかにした。さらに、これまでの軸性キラル化合物を凌駕する高強度のCPLを示す関連化合物が見つかった。これら一連の研究により、立体構造と発現機構をいくらか明らかにでき、新しい分子設計指針を確立した。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの軸性キラル化合物を凌駕する高強度の円偏光発光性を示す関連化合物が見つかっており、立体構造と光学特性を調査する。またこの化合物は外部刺激によって円偏光発光性が大きくかつ可逆的に変化する可能性があるため精査し、機器分析や理論計算により変化する要因を明らかにする。
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