ソフトクリスタルの界面制御による光物性開拓

2021 年度 実績報告書

• 研究領域: ソフトクリスタル：高秩序で柔軟な応答系の学理と光機能
• 研究課題/領域番号: 17H06374
• 研究機関: 青山学院大学
• 研究代表者: 長谷川 美貴 青山学院大学, 理工学部, 教授 (70306497)
• 研究分担者: 山中 正道 明治薬科大学, 薬学部, 教授 (10377715) ; 徐 超男 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 総括研究主幹 (70235810)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• キーワード: ソフトクリスタル / 希土類錯体 / 発光 / 構造解析 / 界面錯形成

研究実績の概要

前年度までの成果を基盤とし、分子性界面に着目した発光性希土類錯体を中心としたソフトクリスタルの研究に注力した。キラルな部位を有する両親媒性希土類錯体を新規に開拓し、単分子累積膜法のひとつであるラングミュアブロジェット(LB)膜法により、精緻な準安定構造配列を得ることができた。この手法で、本研究グループではこれまでに配位子の電子遷移を希土類イオンに転写する場を構築できることを証明しており、これは直線偏光発光として現れる。今回は、同時に円偏光発光を増強する薄膜であることを証明することができ、現在論文投稿中である。
また、希土類イオンは内殻遷移金属に分類され、その電子配置から電子状態や分子構造および配列の予測は課題のひとつであった。実験による結晶成長や構造解析が困難な系では、ソフトクリスタル特性を示す、例えばベイポクロミック発光を示すような希土類錯体の中間構造や相転移後の構造を予測する計算方法が有益である。そのためには、まず希土類イオンのvan der Waalsパラメータを系統的に求める必要がある。そこで、ビピリジン誘導体を配位子とする一連の希土類錯体の実測の構造解析を基に、10種の希土類元素のvan der Waalsパラメータの決定を試み、成果を得ることができた。すなわち、これらの元素のランタノイド収縮あるいは原子番号のトレンドに従い、van der Waalsパラメータは秩序だった値を示す。このうち、ユウロピウムについては4種の誘導体にこの値を適用することで、実測を満足することも確認できた。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Luminescence of lanthanide complexes: From fundamental to prospective approaches related to water- and molecular-stimuli (2022)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Miki、Ohmagari Hitomi、Tanaka Hideyuki、Machida Kanade
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 巻: 50 ページ: 100484～100484
  • DOI: 10.1016/j.jphotochemrev.2022.100484
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hidden Heterometallic Interaction Emerges from Resonant Inelastic X-ray Scattering in Luminescent Tb－Pt Molecules (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, Takefumi; Shabana, Ahmed; Izuogu, David; Fuku, Kentaro; Sato, Tetsu; Zhang, Haitao ; Yamamoto, Yukina; Kamata, Jun; Ohmagari, Hitomi ; Hasegawa, Miki; Cosquer, Goulven; Takaishi, Shinya; Kaneko, Takuma; Uruga, Tomoya; Iwasawa, Yasuhiro; Yamashita, Masahiro
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: xxx ページ: xxx
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Asymmetric Lumino-Transformer: Circularly Polarized Luminescence of Chiral Eu(III) Coordination Polymer with Phase Transition Behavior (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsurui, Makoto; Kitagawa, Yuichi; Shoji, Sunao; Ohmagari, Hitomi ; Hasegawa, Miki; Gon, Masayuki; Tanaka, Kazuo; Kobayashi, Masato; Taketsugu, Tetsuya; Fushimi, Koji; Hasegawa, Yasuchika
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: xxx ページ: xxx
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computational Studies for Crystal Structures of Helicate Lanthanide Complexes Based on X-ray Analyses (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Naofumi、Hijikata Masahiro、Ohmagari Hitomi、Tanaka Hideyuki、Inazuka Yudai、Saito Daisuke、Obata Shigeaki、Ohta Kazuo、Kato Masako、Goto Hitoshi、Hasegawa Miki
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 94 ページ: 2973～2981
  • DOI: 10.1246/bcsj.20210339
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Luminescence of Chiral and Helicate Lanthanide Complexes (2022)
  • 著者名/発表者名: Miki Hasegawa
  • 学会等名: International CREST-CPL Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Enhancement of lanthanide luminescence property via the soft crystalline state (2021)
  • 著者名/発表者名: Miki Hasegawa
  • 学会等名: PACIFICHEM2021, #254 symposium “Photofunctions of Soft Crystals Constructed with Coordination Compounds”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Multiple ligand-/Ln-centered luminescence of mononuclear lanthanide complexes with phenanthroline (2021)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Ohmagari, Yukina Yamamoto, Yuto Yoshida, Miki Hasegawa
  • 学会等名: PACIFICHEM2021, #254 symposium “Photofunctions of Soft Crystals Constructed with Coordination Compounds”
  • 国際学会
• [学会発表] Vapor-responsible luminescent terbium complexes with helicate structure (2021)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Tanaka, Kanade Machida, Hitomi Ohmagari, Miki Hasegawa
  • 学会等名: PACIFICHEM2021, #254 symposium “Photofunctions of Soft Crystals Constructed with Coordination Compounds”
  • 国際学会
• [学会発表] Highly luminescent hydrogel of water-soluble Eu complexes (2021)
  • 著者名/発表者名: Kanade Machida, Hitomi Ohmagari, Takayuki Nonoyama, Jian Ping Gong, Miki Hasegawa
  • 学会等名: PACIFICHEM2021, #254 symposium “Photofunctions of Soft Crystals Constructed with Coordination Compounds”
  • 国際学会
• [学会発表] Luminescence properties of terbium complex with the tetradentate ligand bridging two phenanthroline moietie (2021)
  • 著者名/発表者名: Yukina Yamamoto, Yuto Yoshida, Hitomi Ohmagari, Miki Hasegawa
  • 学会等名: PACIFICHEM2021, #254 symposium “Photofunctions of Soft Crystals Constructed with Coordination Compounds”21
  • 国際学会
• [学会発表] Triboluminescence of Rare Earth Complexes Relating to the Pillar Formation in the Soft-Crystalline State (2021)
  • 著者名/発表者名: Miki Hasegawa
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Soft Crystals
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 架橋した4座フェナントロリン誘導体の希土類イオンに対する配位に関わる知見 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大曲仁美, 吉田雄斗, 山本侑貴奈, 長谷川美貴
  • 学会等名: 第二回オンラインライジングスター研究会
• [学会発表] Helicate Europium Complexes for the Design of Efficiend Luminescence and Electro Luminescence Devices (2021)
  • 著者名/発表者名: Miki Hasegawa
  • 学会等名: 239th ECS Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Luminescent Nanomaterials (2022)
  • 著者名/発表者名: Edited by Odireleng Martin Ntwaeaborwa
  • 総ページ数: 508
  • 出版者: Taylor and Francis Group
  • ISBN: 9781003277385