| 研究課題/領域番号 |
22K05069
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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 | 大阪公立大学 |
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研究代表者 |
松井 康哲 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90709586)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | エネルギー移動 / 三重項－三重項消滅 / 多重励起子 / 太陽光利用 / アップコンバージョン / 光波長変換 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
多重励起子とは，複数の励起状態分子が複雑に相互作用した励起種であり，三重項－三重項消滅（TTA）や一重項分裂（SF）等の，高効率太陽電池等への応用が期待される基礎技術にかかわる重要な化学種である．本研究では，σユニットによりπ共役系同士の距離・配向を三次元的に設計されたπ-σ-πダイアドに多重励起子を発生させ，そのスピン変換の能動的制御を試みる．さらにπ-σ-πダイアドの分子内TTAとエネルギー捕集を組み合わせることにより，固体でのアップコンバージョン（TTA-UC）に展開する．
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| 研究実績の概要 |
フォトンアップコンバージョンは，近赤外光などの今まで利用できなかった光を変換する分子技術であり，あらゆる光利用技術への適用が期待されている．本研究では，本研究では，σユニットによりπ共役系同士の距離・配向を三次元的に設計されたπ-σ-πダイアドに多重励起子を発生させ，そのスピン変換の能動的制御を試みる．さらに，π-σ-πダイアドの分子内TTAとエネルギー捕集を組み合わせることにより，固体でのアップコンバージョン（TTA-UC）に展開することを目的としている．
2023年度は，新規アクセプターとして，蛍光量子収率が高いジケトフロフラン誘導体の合成を主として行った．メチル誘導体，メトキシ誘導体は無置換体に比べて蛍光波長が長波長側であり，なおかつ三重項寿命が長いためTTA-UCへの適用が期待できる．
また，新規アントラセン連結体としてTroger塩基骨格で連結した誘導体An-TB-Anも合成した．白金オクタエチルポルフィリンの存在下でTTA-UC蛍光を示し，有望な化合物であることが示唆された．詳細な物性評価は2024年以降に評価していく．
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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
2023年度は，新規アクセプター候補として，蛍光量子収率が高いジケトフロフラン誘導体の合成を行った．メチルおよびメトキシ誘導体を対応する安息香酸エステルから4段階で合成した．いずれも溶液での蛍光量子収率は0.8程度であった．特にメトキシ誘導体は比較的長い三重項寿命（100マイクロ秒程度）を有しており，T1準位もある程度低いことから，TTA-UCの候補として期待できる．
また，新規π-σ-π型連結体として，σ骨格として2点架橋型骨格であるTroger塩基を採用し，アントラセンを連結誘導体An-TB-Anも合成した．既知化合物であり，市販品から1段階で合成できる．燐光測定からT1準位を求めたところ，白金オクタエチルポルフィリンからの発熱的エネルギー移動が期待できた．実際に溶液ではTTA-UC発光を示し，有望な化合物であることが示唆された．詳細な物性評価は2024年以降に評価していくほか，類縁体の合成も進める．
以上のように，新規骨格等を見出していることなどは，当初の計画以上進捗しているといえる．
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| 今後の研究の推進方策 |
Troger塩基型骨格が優れていることが明らかになったので，アントラセン以外のπ骨格を採用した新規π-σ-π型誘導体の合成を行う．また，Troger塩基骨格に由来するキラリティーも活かし，キラルカラムクロマトグラフィー等による光学分割を試みる．光学分割に成功した場合は，円偏光発光を示すかどうかについて，共同研究によって検討を進める．
また，これまでは緑→青のTTA-UCを検討してきたが，可視光→紫外光のTTA-UCの検討を行う．具体的には，ターフェニルやスチルベンなどの連結体を合成し，TTA-UCを検討していく．これまでに進めてきた簡便に調整できる調製ポリウレタン複合体等中心に検討を進める．そして，UV-LEDでは実現できないような強い紫外光減を実現するTTA-UCについて検討を進める．
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