| 研究課題/領域番号 |
21K05215
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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35030:有機機能材料関連
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| 研究機関 | 大阪公立大学 (2022-2023)
大阪府立大学 (2021) |
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研究代表者 |
前田 壮志 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90507956)
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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 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 近赤外 / 機能性色素 / 中間ジラジカル性 / 二光子吸収 / 反強磁性相互作用 / 中間開殻性 / ジラジカロイド / 励起子相互作用 / ポリメチン色素 / 開殻性 / 磁気的双安定性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
多くの物質に対して透明である近赤外光を吸収する有機材料は，近赤外テクノロジーによる技術革新に不可欠である．本研究では開殻分子に向けた分子設計を巧みに適用した近赤外有機材料の新機軸設計法を確立し，堅牢な近赤外有機材料群を創製することを目的とする．得られる分子群は近赤外光吸収能のみならず電子スピンに起因した分子磁性を示す．これら物性に関わる材料応用を指向して，分子レベルの研究を分子集積系へと発展させ，集積構造が光学特性，分子磁性，有機半導体特性に及ぼす効果を明らかにする．これら分子レベルと分子集積レベルでの階層的研究から，開殻性に基づく近赤外有機材料の学理を構築し，その有効性と制限を明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
近赤外線を利活用した技術革新に向けて，堅牢な近赤外線吸収有機材料が求められている．本研究では，近赤外線吸収有機材料として，オキソカーボン骨格とカルコゲノピリリウムからなるポリメチン色素に着目し，それらの詳細な電子構造や物性の解明ならびに機能化を目指した．それら色素は，二つの不対電子が一重項電子配置となった開殻一重項状態の寄与によって，中間ジラジカル性を示すことが判明した．さらに，開殻一重項状態の寄与は，カルコゲン元素の原子番号が大きくなるほど，高くなることが明らかとなった．それら色素は不対電子の寄与により常磁性を示すとともに，1000 nmを超える領域に優れた光吸収能をもつことを明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまでに多様な近赤外線吸収有機色素が報告されているが，それらは閉殻構造の分子と認識されてきた．本研究では，近赤外線吸収有機色素の一種であるポリメチン色素が中間ジラジカル性を持つことを初めて明らかにした．中間ジラジカル性という概念は多環芳香族化合物などの特定の分子に適用されきたが，本研究は，その概念を有機色素にまで拡張しており，学術的に意義深い．また，近赤外線吸収有機色素の正確な電子状態を明示できたことは，近赤外吸収有機材料の設計新機軸の確立に貢献するものと考えられ，情報通信，生体深部の可視化，非侵襲性治療に利活用される近赤外吸収有機材料の創製につながると期待でき，社会的に意義深い．
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