| 研究課題/領域番号 |
22K14667
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 |
大垣 拓也 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 特任助教 (80804228)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | トリボルミネッセンス / メカノルミネッセンス / 摩擦発光 / 極性結晶 / 結晶構造 / 分子間相互作用 / エネルギー移動 / 発光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
トリボルミネッセンスは、自発分極をもつ極性結晶材料に機械的刺激を加えることにより発光する現象であり、自発光性の刺激応答性材料としての応用が期待されているものの、材料の合理的な設計指針は確立していない。本研究では高効率なトリボルミネッセンスを示す有機極性結晶材料の創出を目的とし、分子形状と分子間相互作用の異方性に注目した極性結晶材料の探索を行う。さらに、有機トリボルミネッセンスドープ結晶による発光特性の自在制御を試みる。
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| 研究実績の概要 |
トリボルミネッセンスは、自発分極をもつ極性結晶材料に機械的刺激を加えることにより発光する現象であり、自発光性の刺激応答性材料としての応用が期待されているものの、材料の合理的な設計指針は確立されていない。本研究課題では高効率なトリボルミネッセンスを示す有機極性結晶材料の創出を目的とし、トリボルミネッセンスを示す新規極性結晶材料の探索と、ホスト-ドーパント系有機極性結晶によるトリボルミネッセンス特性の自在制御を目指した。
2023年度は、有機極性結晶の結晶構造モチーフとなる「極性層状ヘリンボーン」の一般性を検証した。その結果、新たに合成した発光性π拡張誘導体でも極性結晶を形成することが明らかとなった。
研究期間全体の研究の成果は、以下の通りである。
１）新規トリボルミネッセンス材料として、分子形状と結晶構造の対称性に注目した材料探索を行った。その結果、材料自体は既知であっても、これまでトリボルミネッセンス特性に関して未検討であったいくつかの有機結晶（有機ホウ素錯体、アントラセン誘導体、トリフェニルアミン誘導体など）が、トリボルミネッセンスを示すことを見出した。
２）ホスト-ドーパント系で構成される有機トリボルミネッセンス極性結晶を開発した。この結晶では、機械的刺激により生成したホストの励起状態から発光性ドーパントへのエネルギー移動を経由して、ドーパントからの発光が得られる。そのため、トリボルミネッセンスを示さないホストとドーパントの組み合わせからでもトリボルミネッセンスの発光色の制御が可能であることを確認した。
３）有機極性結晶の結晶構造モチーフとして「極性層状ヘリンボーン」を提案し、その一般性を検証した。その結果、特定の置換基を有する棒状分子において、分子の双極子モーメントの向きを揃えた有機極性結晶が高確率で得られることを見出した。
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