高励起状態への遷移による有機分子の短波長励起二光子吸収特性の解明とその機能化

• 研究課題/領域番号: 23550174
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能物質化学
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 鎌田 賢司 独立行政法人産業技術総合研究所, 無機機能材料研究部門, 上級主任研究員 (90356816)
• 連携研究者: 太田 浩二 産業技術総合研究所, ユビキタスエネルギー研究部門, 客員研究員 (20356637) ; 戸部 義人 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (60127264)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: π共役分子 / 二光子吸収 / 非線形吸収分光 / 電子励起状態

研究成果の概要

本研究は、高い対称性を持つπ共役化合物の高励起状態への強い二光子吸収の可能性を、未踏査である可視光短波長領域の二光子吸収特性の実測と励起状態に関する量子化学計算により調べて検証し、さらにその応用の可能性を探索することが目的である。
このため測定システムの改造と標準物質の検討を行い、放射状フェニルエチニレン類、環状パラフェニレン類について二光子吸収のスペクトル特性を明らかにして、共に高励起状態への強い二光子遷移があることを見出した。その二光子吸収遷移によって反応が誘起されるものがあることを見出し、可視光励起による三次元光微細造形に適応可能であることを実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Generation of amplified spontaneous emission from rare-earth complexes dispersed in phenol + AOT self-assembled organogels (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, K.; Watanabe, Y.; Harada, T.; Kamada, K.; Kawai
  • 雑誌名: Journal of Molecular Liquids 巻: 205 ページ: 93-97
  • DOI: 10.1016/j.molliq.2014.05.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasmonic bipyramids for fluorescence enhancement and protection against photobleaching (2014)
  • 著者名/発表者名: Navarro, J. R.; Lerouge, F.; Micouin, G.; Cepraga, C.; Favier, A.; Charreyre, M.-T.; Blanchard, N. P.; Lermé, J.; Chaput, F.; Focsan, M.; Kamada, K.; Baldeck, P. L.; Parola, S.
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 6 号: 10 ページ: 5138-5145
  • DOI: 10.1039/c3nr06425e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-Photon Absorption Spectrum of Non-Centrosymmetric Molecules (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamada, K
  • 雑誌名: Display and Imaging 巻: 1 ページ: 107-130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photostability and One- and Two-Photon Absorption Properties of 9,10-Bis(arylethynyl)anthracene Derivatives in a Self-Assembled Boronic Ester Cavitand Capsule (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirumi, K. Tamaki, T. Namikawa, K. Kamada, M. Mitsui, K. Suzuki, K. Kobayashi
  • 雑誌名: Chemistry An Asian Journal 巻: 9 号: 5 ページ: 1282-1290
  • DOI: 10.1002/asia.201400042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Syntheses and Properties of Graphyne Fragments: Trigonally Expanded Dehydrobenzo[12]annulenes (2013)
  • 著者名/発表者名: Tahara, K.; Yamamoto, Y.; Gross, D. E.; Kozuma, H.; Arikuma, Y.; Ohta, K.; Koizumi, Y.; Gao, Y.; Shimizu, Y.; Seki, S.; Kamada, K.; Moore, J. S.; Tobe, Y.
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 19 号: 34 ページ: 11251-11260
  • DOI: 10.1002/chem.201300838
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Properties of All-Benzene Carbon Nanocages: A Junction Unit of Branched Carbon Nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: 松井克磨
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 4 号: 1 ページ: 84-88
  • DOI: 10.1039/c2sc21322b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-photon absorption of hydrocarbons at visible wavelengths (2013)
  • 著者名/発表者名: 鎌田賢司
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 巻: 8622 ページ: 86220H-86220H
  • DOI: 10.1117/12.2003455
  • 査読あり
• [学会発表] ESIPT蛍光団を用いた二光子励起近赤外発光材料の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 直弥, 深澤 愛子, 多喜 正泰, 鎌田 賢司, 山口 茂弘
  • 学会等名: 日本化学会第95回春季年会
  • 発表場所: 千葉県船橋市
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 多分岐フェニルエチニルベンゼンの二光子吸収特性：ドナー性スチリル基によるπ共役の拡張 (2015)
  • 著者名/発表者名: 並河 知孝, 鎌田 賢司, 喜多 佑斗, 藤原 寛, 小林 健二
  • 学会等名: 日本化学会第95回春季年会
  • 発表場所: 千葉県船橋市
  • 年月日: 2015-03-26
• [学会発表] HIGHLY SYMMETRIC π-CONJUGATED COMPOUNDS FOR SHORT-WAVELENGTH TWO-PHOTON ABSORPTION MATERIALS (2014)
  • 著者名/発表者名: 鎌田 賢司
  • 学会等名: Soft/Hard2014 (The 3rd International Symposium on Functionalization and Applications of Soft/Hard Materials)
  • 発表場所: 滋賀県草津市
  • 年月日: 2014-11-08
  • 招待講演
• [学会発表] 分子カプセル化による9,10-ビス（フェニルエチニル）アントラセンの二光子吸収の増大 (2014)
  • 著者名/発表者名: 並河 知孝, 蛭海 洋平, 玉木 健斗, 三井 正明, 小林 健二, 鎌田 賢司
  • 学会等名: 2014年光化学討論会
  • 発表場所: 北海道札幌市
  • 年月日: 2014-10-11
• [学会発表] Two-Photon Absorption Properties of High Symmetric Carbon-Rich Compounds consisting of Phenylene-Ethynylene Unit (2014)
  • 著者名/発表者名: 鎌田 賢司, 河野 宏和, 並河 知孝, 田原 一邦, 戸部 義人
  • 学会等名: KJF-ICOMEP 2014-International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
  • 発表場所: 茨城県つくば市
  • 年月日: 2014-09-23
• [学会発表] Two-photon absorption of hydrocarbons at visible wavelengths (2013)
  • 著者名/発表者名: 鎌田賢司
  • 学会等名: SPIE Photonics West
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] カーボンナノケージの合成と性質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松井 克磨
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 草津
• [学会発表] Star-shaped molecules toward efficient two-photon absorber (2012)
  • 著者名/発表者名: 鎌田賢司
  • 学会等名: XXI INTERNATIONAL MATERIALS RESEARCH CONGRESS
  • 発表場所: Camcun, Mexico
  • 招待講演
• [学会発表] シクロパラフェニレンの二光子吸収における環サイズ依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鎌田賢司
  • 学会等名: 2012光化学討論会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Synthesis and Properties of All-Benzene Carbon Nanocage (2012)
  • 著者名/発表者名: 松井克磨
  • 学会等名: Twelfth International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry (IKCOC-12)
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] シクロパラフェニレンの二光子吸収特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鎌田賢司
  • 学会等名: 日本化学会大92春季年会
  • 発表場所: 神奈川県（慶応大学日吉キャンパス）
• [学会発表] Two-Photon absorption chromophores consisting of multi-branched structure and open-shell electronic structure (2011)
  • 著者名/発表者名: 鎌田賢司
  • 学会等名: 12th International Conference on Organic Nonlinear Optics and Organic Photonics and Electronics(招待講演)
  • 発表場所: Trinity College, ダブリン（アイルランド）
• [学会発表] 環状パラフェニレン化合物の励起準位構造と二光子吸収特性
  • 著者名/発表者名: 並河 知孝, 鎌田 賢司, 松井 克磨, 瀬川 泰知, 伊丹 健一郎
  • 学会等名: 光化学討論会
  • 発表場所: 松山市
• [学会発表] Two-Photon Absorption Properties of Carbon Nanorings and Nanocage
  • 著者名/発表者名: 並河 知孝, 鎌田 賢司, 松井 克磨, 瀬川 泰知, 伊丹 健一郎
  • 学会等名: KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics 2013
  • 発表場所: 釜山（韓国）
• [学会発表] Level Structure of Excited States and Two-Photon Absorption Properties of Cyclic Paraphenylene Compounds
  • 著者名/発表者名: 並河 知孝, 太田 浩二, 鎌田 賢司, 松井 克磨, 瀬川 泰知, 伊丹 健一郎
  • 学会等名: 5th JCS International Symposium on Theoretical Chemistry
  • 発表場所: 奈良市
• [学会発表] 可視光短波長領域における二光子吸収 スヘペクトル測定の参照物質の検討
  • 著者名/発表者名: 並河 知孝, 鎌田 賢司
  • 学会等名: 日本化学会第94回春季年会
  • 発表場所: 名古屋市
• [産業財産権] 二光子吸収材料及びその利用 (2011)
  • 発明者名: 鎌田賢司、太田浩二
  • 権利者名: 産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: 2011-249869
  • 出願年月日: 2011