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嵩高いルイスペア、イオンペアを元素ブロックとした光機能性材料の開発

公募研究

研究領域元素ブロック高分子材料の創出
研究課題/領域番号 15H00757
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関九州大学

研究代表者

小野 利和  九州大学, 工学研究院, 助教 (20643513)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード固体発光 / 元素ブロック / 有機結晶 / 超分子 / 電荷移動錯体 / 単結晶X線構造解析 / 蛍光 / 燐光 / 結晶工学 / 超分子化学 / 光化学 / ルイスペア / イオンペア / センサー
研究実績の概要

一般的に希薄溶液中で強く発光を示す機能性色素であっても、凝集状態(粉末、結晶、フィルム等)では、その優れた発光特性が失われることがしばしばである。我々は結晶工学の観点から、固体中で分子を整然と並べること(結晶化)が、そのような問題点の一つの解決策であると考えている。昨年度までに嵩高い置換基を導入したπ共役分子(ホスト分子)と様々な芳香族分子(ゲスト分子)から構成される包接結晶を調製した。結晶中で生じるホスト分子とゲスト分子との電荷移動相互作用を上手く利用することにより、結晶化を用いた有機固体発光材料の創製を報告してきた。特にピリジンとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランに働く、窒素原子とホウ素原子との間で生じるルイスペア(ルイス塩基とルイス酸)の結合力を元素ブロックとした材料開発をおこなった。今年度は、嵩高い置換基の導入が鍵であることに着目し、嵩高い置換基の修飾法として、共有結合を用いた発光性包接結晶の調製を検討した。具体的には、ナフタレン1,4,5,8-テトラカルボン酸無水物と2アミノベンゾフェノンとの反応により得たホスト化合物が、トルエンやパラキシレンを効率良く取り込むことで包接結晶を生成し、得られた結晶が紫外光照射下にてユニークな発光特性を示すことを見出した。また加熱によりゲストを取り除いたゲストフリー結晶を調製し、それが気体状の芳香族分子溶媒を取り込み発光するセンサーとして機能することを見出した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件) 備考 (2件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Facile synthesis of 9,10,19,20-tetraalkylporphycenes2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ono, D. Koga, Y. Hisaeda
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 46 号: 2 ページ: 260-262

    • DOI

      10.1246/cl.161019

    • NAID

      130005317145

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Inclusion crystal growth and optical properties of organic charge transfer complexes built from small aromatic guest molecules and naphthalenediimide derivatives2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ono, Y. Tsukiyama, A. Taema, Y. Hisaeda
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 801-804

    • DOI

      10.1246/cl.170122

    • NAID

      130005689370

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Turn-on fluorogenic and chromogenic detection of small aromatic hydrocarbon vapors by a porous supramolecular host2016

    • 著者名/発表者名
      S. Hatanaka, T. Ono, Y. Hisaeda
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 22 号: 30 ページ: 10346-10350

    • DOI

      10.1002/chem.201601812

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An Electropolymerized Crystalline Film Incorporating Axially-Bound Metalloporphycenes: Remarkable Reversibility, Reproducibility, and Coloration Efficiency of Ruthenium (II/III)-Based Electrochromism2016

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Abe, Hiroki Futagawa, Toshikazu Ono, Teppei Yamada, Nobuo Kimizuka, Yoshio Hisaeda
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 54 号: 23 ページ: 11061-11063

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.5b02129

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lipophilic Ionomers with Bulky Ion-Pairs and Effect of Counterion on Miscibility of the Ionomer Blend2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Ohta, Toshikazu Ono, Kenta Kokado, Akira Kakugo, Kazuki Sada
    • 雑誌名

      Macromolecular Chemistry and Physics.

      巻: 217 号: 3 ページ: 433-444

    • DOI

      10.1002/macp.201500281

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multicomponent Molecular Puzzles for Photofunction Design: Emission Color Variation in Lewis Acid-Base Pair Crystals Coupled with Guest-to-Host Charge Transfer Excitation2015

    • 著者名/発表者名
      Toshikazu Ono, Manabu Sugimoto, Yoshio Hisaeda
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 137 号: 30 ページ: 9519-9522

    • DOI

      10.1021/jacs.5b04178

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ナフタレンジイミド誘導体と芳香族ゲスト分子から構成される包接結晶の調製と有機化合物センサーへの応用2017

    • 著者名/発表者名
      築山 佳史, 多惠馬 愛, 小野 利和, 久枝 良雄
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      神奈川
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 超分子ホスト分子と芳香族ゲスト分子から構成される発光性包接結晶の調製とメカノクロミズム発光特性2017

    • 著者名/発表者名
      小野 利和, 築山 佳史, 多惠馬 愛, 久枝 良雄
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      神奈川
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Crystal Engineering of Multicomponent Molecualr Puzzles for Novel Photofunction Design2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ono, A. Taema, Y. Fukuda, S. Hatanaka, Y. Hisaeda
    • 学会等名
      9th Asian Photochemistry Conference (APC2016)
    • 発表場所
      シンガポール
    • 年月日
      2016-12-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of Organic Inclusion Crystals with Tunable Properties of Fluorescence and Phosphorescence Emission2016

    • 著者名/発表者名
      A. Taema, T. Ono, T. Koide, H. Shimakoshi, Y. Hisaeda
    • 学会等名
      9th Asian Photochemistry Conference (APC2016)
    • 発表場所
      シンガポール
    • 年月日
      2016-12-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 蛍光、燐光発光のチューニングを目的とした有機包接結晶の創製,2016

    • 著者名/発表者名
      多惠馬 愛, 小野 利和, 小出 太郎, 嶌越 恒, 久枝 良雄
    • 学会等名
      第53回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2016-07-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光、結晶工学を利用した発光色の制御可能な有機固体発光材料の創製2016

    • 著者名/発表者名
      福田 有貴, 小野 利和, 嶌越 恒, 小出 太郎, 久枝 良雄
    • 学会等名
      第53回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2016-07-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 有機結晶を利用した発光寿命可変材料の創製2016

    • 著者名/発表者名
      小野 利和, 福田 有貴, 多惠馬 愛, 久枝 良雄
    • 学会等名
      第40回有機電子移動化学討論会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2016-06-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 有機包接結晶を用いた蛍光、燐光発光特性のチューニング2016

    • 著者名/発表者名
      多惠馬 愛, 小野利和, 小出太郎, 嶌越 恒, 久枝良雄
    • 学会等名
      第40回有機電子移動化学討論会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2016-06-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Multicomponent Molecular Puzzles for Photofunction Design: Flexible Color Tuning and Photofunction and White Light Emission in Cooperative Donor-Acceptor Molecular Crystals2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ono, Y. Hisaeda
    • 学会等名
      26th IUPAC Symposium on Photochemistry
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-04-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 発光色と発光寿命の自在制御を可能とする有機結晶空間内ホスト-ゲストケミストリー2016

    • 著者名/発表者名
      小野利和
    • 学会等名
      第96回日本化学会春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Color-tunable Solid-state Emission of Multicomponent Crystals by Cooperative Electron Donor-Acceptor Complexation2015

    • 著者名/発表者名
      Toshikazu Ono,Yoshio Hisaeda
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Creation of Fluorogenic Sensors for Aromatic Hydrocarbons by Supramolecular Porous Hosts2015

    • 著者名/発表者名
      Sou Hatanaka,Toshikazu Ono, Yoshio Hisaeda
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 芳香族炭化水素の高感度蛍光検出を目的とした多孔性有機結晶の創製2015

    • 著者名/発表者名
      畠中創,小野利和,久枝良雄
    • 学会等名
      第24回有機結晶シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学 霞キャンパス
    • 年月日
      2015-11-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 多孔性有機結晶をホストとした発光色の自在制御可能な固体発光材料2015

    • 著者名/発表者名
      小野利和,畠中創,久枝良雄
    • 学会等名
      第24回有機結晶シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学 霞キャンパス
    • 年月日
      2015-11-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 多孔性超分子ホストを利用した芳香族炭化水素の高感度蛍光センシング2015

    • 著者名/発表者名
      小野利和,畠中創,久枝良雄
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] 元素ブロック材料の創出と応用展開2016

    • 著者名/発表者名
      小野利和、久枝良雄
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 超分子集積化技術を用いた革新的光エネルギー変換材料の開発

    • URL

      http://www.chem.kyushu-u.ac.jp/~yhisaeda/?page_id=116

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
  • [備考] 多孔性有機結晶を用いた芳香族有機分子の 高感度・高選択的な蛍光検出法の開発

    • URL

      http://element-block.org/newsletter

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [産業財産権] 超高圧領域における圧力感知材料及び圧力測定法2017

    • 発明者名
      小野利和, 久枝良雄, 築山佳史, 多惠馬愛, 阿部 正明 他
    • 権利者名
      小野利和, 久枝良雄, 築山佳史, 多惠馬愛, 阿部 正明 他
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017-03-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 包接発光体2016

    • 発明者名
      小野利和, 久枝良雄, 築山佳史, 多惠馬 愛
    • 権利者名
      小野利和, 久枝良雄, 築山佳史, 多惠馬 愛
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-12-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 超分子発光体の発光寿命制御方法2016

    • 発明者名
      小野利和、久枝良雄
    • 権利者名
      小野利和、久枝良雄
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-03-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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