| 研究課題/領域番号 |
22K05914
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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41040:農業環境工学および農業情報工学関連
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| 研究機関 | 崇城大学 |
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研究代表者 |
八田 泰三 崇城大学, 工学部, 教授 (40208533)
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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: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 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 | 有機EL / スイゼンジノリ / 人工培養 / 深青色蛍光性 / イミダゾール / ビナフチル / 深青色光源 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、絶滅危惧種であるスイゼンジノリの完全人工光型屋内人工培養の実現可能性を明らかにするための研究である。そのために、３つの取組み、①白色有機EL照射下で標準的生育環境の検討、②新規深青色発光材料の開発とデバイス化による深青色有機EL光源の作製・評価、③本光源を追加した屋内人工培養評価試験、を行うことによって、有機EL深青色光補完型人工培養の有用性について評価する。
本研究の成果により、スイゼンジノリの効率的で安定的な培養と生産が可能になることが期待される。
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| 研究実績の概要 |
本研究を遂行するために、今年度は（1）多色光照射下でのスイゼンジノリの増殖評価、および（2）新規深青色蛍光性のフェナントロイミダゾール（PI）誘導体および架橋型ビナフチル（BB）誘導体の合成と基礎物性評価を行った。
（1）については、試作の有機ELパネルでの培養評価を想定し、培養体積4 mLの小スケール下で培養光源の照射スペクトルがスイゼンジノリ増殖に及ぼす影響について、市販の白色、昼光色、紫色の有機ELパネルを用いて検討した。照射光のスペクトルと増殖度の変化の関係から、スイゼンジノリ増殖には高光量を要せず、緑色光と赤色光を含むうえで420～470 nm領域の光量割合を増加させることで増殖度が向上することを明らかにした。
一方（2）については、6,9-位にジフェニルアミノビフェニル基を持ち、2位にフェニル（Ph）基、m-シアノPh基、またはp-シアノPh基が置換された新規PI誘導体（BD2-1、BD2-2、BD2-3）を合成後、基礎物性評価およびGaussianによるDFT計算を行った。BD2はいずれも、アモルファス性が高く、熱的・電気化学的に安定であり、溶液塗布可能なバイポーラ性深青色蛍光材料であった。前年度開発したPI誘導体と比較して、BD2はHOMO-LUMO の軌道分離や熱的安定性が向上し、電子親和性、モル吸光係数、蛍光強度が増大した。さらに、2位の置換基効果として、BD2-1、BD2-2、BD2-3の順で熱安定性の向上、蛍光スペクトルの半値幅の増大と発光極大の長波長シフト、電子親和性が増大することを明らかにした。また、6,11-位にジフェニルアミノビフェニル基またはシアノビフェニル基を導入した新規BB誘導体（BB2、BB3）の合成法を確立すると共に、BB2が前年度開発したBB誘導体より深青色蛍光性、熱的・電気化学的安定性が高く、新規候補材料となることを見出した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
多色光照射下でのスイゼンジノリの増殖評価では、増殖に及ぼす効果が小さいと小スケールでは解析が困難となることが予想されたが、市販の白色、昼光色、紫色の有機ELパネルを用いた小スケール下での培養において、照射光のスペクトルの違いがスイゼンジノリの増殖度に及ぼすことを明確にして、スイゼンジノリの増殖に効果的な照射スペクトル条件を明らかにすることができた。従って、今年度の実施計画の「（1）多色光照射下でのスイゼンジノリの増殖評価」については、計画通りの進展が得られたといえる。
一方、「（2）新規深青色蛍光性のフェナントロイミダゾール（PI）誘導体および架橋型ビナフチル（BB）誘導体の合成と基礎物性評価」については、前年度開発したPI誘導体に比べて、熱的、光学的および電気化学的に優れた特性を持ち、より深青色強蛍光性で溶液塗布可能なバイポーラフェナントロイミダゾール体BD2を3種類開発したことから、計画を上回る成果を得たといえる。さらに、昨年度開発した架橋型ビナフチル（BB）誘導体よりも深青色強蛍光性、高い熱的・電気化学的安定性を持つ6,11-ジフェニルアミノビフェニル置換架橋型ビナフチル誘導体BB2を開発したことは、新規深青色蛍光材料の開発に進展をもたらすものであり、その意義は大きい。
なお、デバイス評価を行う際、発光材料を高純度化するために昇華精製は必要不可欠であるが、研究室所有の昇華精製装置は故障中であり、その代替品や部材が入手できなかったため、BD2の有機ELデバイス試作・評価の実施には至らなかった。これが当初の計画の中で実施できなかった点である。
以上のように、一部計画通りに進んでいない点もあるが、新規材料の開発においては計画以上の成果も得られていることから、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究を遂行するための実施計画の中で、「（1）白色有機EL照射下で標準的生育環境の検討」については、令和5年度に開発したスイゼンジノリの増殖に効果的な照射スペクトル条件の評価方法を応用して、白色或いは昼光色有機EL光源に試作の深青色有機EL光源を組み合わせた多色光照射下でのスイゼンジノリの増殖評価を行う。なお、深青色有機EL光源を試作することができなかった場合は、開発した深青色蛍光材料を薄膜化して深青色フォトルミネッセンス（FL）光源を試作し、これを用いて多色光照射下でのスイゼンジノリの増殖評価を試みる。
一方「（2）新規深青色発光材料の開発」については、実用的な発光材料の開発を目指す。すなわち、熱的・電気化学的のみならず光化学的にも安定であり、高い塗膜性およびスイゼンジノリの成長促進に有効な430～440 nmに発光極大を持つ深青色強蛍光性のフェナントロイミダゾール誘導体（BD3）および架橋型ビナフチル誘導体（BB4）の開発を行う。また、上記の研究に並行して昇華精製装置の修理を行うと共に、開発した材料を用いて有機ELデバイスの試作・評価を行い、深青色有機EL光源の発光材料としての可能性についても検討する。なお、深青色有機EL光源を試作することができなかった場合は、開発した深青色蛍光材料の薄膜とUV光源を組み合わせたバックライト型深青色FL光源の試作およびそれを用いた多色光照射下でのスイゼンジノリの増殖評価を試みる。
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