ナノ集積構造制御に基づくオリゴピリジルの固体超分子発光材料の設計

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15033220
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 荒木 孝二 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (40134639)
• 研究分担者: 務台 俊樹 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (80313112)
• キーワード: テルピリジン / 超分子 / 固体発光 / ナノ構造 / 有機単結晶 / π-スタッキング / 結晶構造解析 / 蛍光

研究概要

溶液中つまり単分子状態では発光を示さない2,2':6',2"-テルピリジン(tpy)について、結晶が青色または緑色の比較的強い発光を示すことを見出した。一般に凝縮系では発光特性が阻害される場合が多く、集積化によって発光性を示すTpyの系は非常に特異な例といえる。
Tpyの再結晶条件を種々検討したところ、集積構造の異なる二種類の結晶が得られた。紫外光(366nm)照射により、板状結晶(B-type)が青色(434nm)、針状結晶(G-type)が緑色(527nm)の発光を示し、集積構造が発光波長にも影響することが明らかになった。それぞれの結晶についてX線結晶構造解析をおこなったところ、B-type結晶中にはπ平面を重ね合わせた二分子ユニットが存在し、π-スタッキング効果の発現が示唆された。一方、ユニット間は互いに直交するように配列していることから、相互作用が小さいと予想される。これに対しG-type結晶中では、tpyがπ平面を重ね合わせたカラム状の配列が確認された。以上のことから、G-type結晶中ではtpyのより多分子間での相互作用が期待でき、光励起状態の安定化によって発光励起準位が低下し、より長波長側に発光を示したものと考えられる。
以上の成果は、従来蛍光有機分子で行われてきた分子構造修飾という手法に加えて、集積構造制御という方法論が固相発光特性の制御に向けた有効な手段となることを示すものである。

研究成果

• [文献書誌] A.Kishimoto, T.Mutai, K.Araki: "Distance-controlled Oligopeptide Linker as a Novel Photo-induced Energy Transfer Switch by Secondary Structural Transition"Chem.Commun.. 2003. 742-743 (2003)
• [文献書誌] T.Akasaka, T.Mutai, J.Otsuki, K.Araki: "Photo-induced energy transfer and its switching in dyad and triad chromophore systems composed of coumarin, Ru (II) and Os (II) terpyridine-type complexes"Dalton.Trans.. 2003. 1534-1544 (2003)
• [文献書誌] J.Otsuki, N.Omokawa, K.Yoshiba, I.Yoshikawa, T.Akasaka, T.Suenobu, T.Takido, K.Araki, S.Fukuzumi: "Synthesis and Structural, Electrochemical, and Optical Properties of Ru(II) Complexes with Azobis(2,2'bipyridine)s"Inorg.Chem.. 42. 3057-3066 (2003)
• [文献書誌] T.Akasaka, H, Inoue, M.Kuwabara, T.Mutai, J.Otsuki, K.Araki: "Synthesis and properties of an efficient and switchable photosensitizing unit for photo-induced energy transfer system"Dalton Trans.. 2003. 815-821 (2003)
• [文献書誌] G.-B.Jung, K.Honda, T.Mutai, O.Matoba, S.Ashihara, T.Shimura, K.Araki, K.Kuroda: "Design of Nonlinear Optical Chromophores for High-Performance Photorefractive Polymers"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 2699-2704 (2003)
• [文献書誌] J.Otsuki, D.-M.Li, K.Sato, A.Nakagome, T.Takido, I.Yoshikawa, T.Akasaka, K.Araki: "Tetranuclear Ru Complex Linked via Redox-Active Azobis(bipyridine) Ligands"Bull.Chem.Soc.Jpn. 76. 1185-1189 (2003)