| 研究課題/領域番号 |
22K20538
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0501:物理化学、機能物性化学、有機化学、高分子、有機材料、生体分子化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
水上 輝市 九州大学, 工学研究院, 特任助教 (60966357)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | フォトン・アップコンバージョン / 三重項―三重項消滅 / TADF三重項増感剤 / 励起三重項 / セラノスティクス / ケージド化合物 / 光物性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
弱い励起光強度においても高効率な可視→紫外領域のフォトン・アップコンバージョン(TTA-UC)を示す水溶性ナノ粒子を開発し、TTA-UCに基づくセラノスティクス分野を開拓する。可視（Vis）→紫外（UV）領域のTTA-UCは有機溶媒中で報告されているものの、診断・治療分野への展開には、水中かつ低励起強度光下でTTA-UCを示すナノ粒子が必要である。本研究は、①三重項増感分子、②紫外領域発光分子、③紫外UC光に応答して光開裂―薬剤放出するCaged化合物を新規に設計・開発し、その分子組織化と三重項エネルギーマイグレーションに基づくUC分子システムセラノスティクスを創成する。
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| 研究成果の概要 |
可視光から紫外光を生成するフォトン・アップコンバージョン(UC)は、ケージド化合物と組み合わせることでセラノスティクスへの応用が期待されている。しかし、生体毒性が高い重金属を含まずに、弱い励起光強度でも駆動する高効率な可視高から紫外光へのUCは達成できていない。そこで本研究では、重金属フリーかつ高効率な項間交差を有する三重項増感剤および、凝集系においても強い蛍光を示す紫外発光分子を開発し、太陽光レベルの励起光強度でも20％と高効率な青色→紫外UCを実現した。また、三重項増感剤を修飾することで励起波長の長波長化にも成功し、緑色→紫外UCにおいても最大効率が10%に到達した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の可視→紫外アップコンバージョンでは太陽光レベルの励起光強度ではアップコンバージョン効率が10%未満であった。本研究で開発されたアップコンバージョン発色団は重金属を含むことなく、青色→紫外域のアップコンバージョンでは太陽光レベルの励起光強度で効率を最大化（20%）することに成功した。また、生体透過性のより高い緑色から紫外域のアップコンバージョンもトップクラスの効率（10%）を達成した。本研究成果は高性能な可視→紫外アップコンバージョンシステムの分子デザインの指針となり、セラノスティクスだけでなく、太陽光エネルギーの高度利用に向けた固体システムへの応用にも繋がることが期待される。
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