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ホウ素含有ブロックや、ホウ素クラスターとπ共役系炭素を巧みに組み合わせた元素ブロックは、その高分子化によって優れた発光特性や高い電荷輸送能など興味深い性質を数多く有するようになる。さらに、これら元素ブロック高分子を用いて、モルフォロジーや自己集合的に形成される凝集状態を制御した高次化により、特異な電子的性質の発現も期待できる。本研究では、ホウ素というヘテロ元素を基盤とすることで、新規材料の創出とともに、元素ブロック高分子の合成と機能評価、他班との連携による機能の予測や材料の素子化、情報のフィードバックによる機能の進化という研究サイクルの確立を行った。
今年度は固体発光性ホウ素含有高分子の開発と刺激応答性発光材料への応用を目指した。これまでに有機ホウ素錯体の優れた発光特性と、ケトイミンホウ素錯体含有共役系高分子が凝集誘起型発光を示すことを報告している。さらに、ケトイミンホウ素錯体の酸素原子を窒素原子に変えたジイミンホウ素錯体を合成し、それらを基盤とした共役系高分子の光学特性の調査を行った。実験の結果、ジイミンホウ素錯体を基盤としたAIE性共役系高分子の合成に成功した。機構を調べた結果、得られたジイミンホウ素錯体誘導体はジイミンホウ素錯体部位の分子運動による無放射失活が固体状態で抑制されるとこでAIEE特性が発現したことが明らかとなった。さらに、分子がねじれた骨格を有することにより、結晶状態に比べてアモルファス状態でのベンゼン環同士の強いπ-πスタッキングが生じることでCIEE特性が発現した。CIEE特性を利用することで熱や溶媒蒸気などの外部環境変化により発光特性の調節ができた。これらの結果を元に、刺激応答性固体発光材料の開発を達成した。以上のことから本研究テーマの目標を十二分に達成できたといえる。
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