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2016 年度 実施状況報告書

錯体化学のフォトニクスへの挑戦 ― Lnクラスター錯体に基づくフォトン変換材料

研究課題

研究課題/領域番号 15K13653
研究機関東北大学

研究代表者

壹岐 伸彦  東北大学, 環境科学研究科, 教授 (50282108)

研究分担者 鈴木 敦子 (升谷敦子)  東北大学, 環境科学研究科, 助教 (10633464)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードフォトニクス / 金属錯体 / ランタニド / 発光 / クラスター / テルビウム / イッテルビウム / ダウンコンバージョン
研究実績の概要

本研究の目的は,従来セラミクスでしか実現していない光エネルギーのアップ・ダウンコンバージョン(UC・DC)を可能とする異核ランタニドクラスター錯体を生成させ,フォトニック材料を創製するところにある.実績は次の通りである.
1.異核複核Lnクラスター錯体の生成:キャピラリー電気泳動(CE)による異核複核Lnクラスター錯体Tb3-xYbxTCAS2の分離を精密化した.相互作用試薬としてPEGをCE緩衝剤に添加することが分離に対して極めて有効であることを見いだした.
2.フォトニクス材料化
H28年度に確立した材料化手法,すなわちLn3TCAS2を第4級ホスホニウム塩で固体化し,それとポリマー母材PMMAとを有機溶媒中で混和し,有機溶媒を除去する,という手順で近赤外発光を与えるNdおよびYb錯体系に拡張し,それぞれの発光材料を得た.一方より簡易な材料化を検討した.すなわち陽イオン性サイトを有するポリマー材料としてQAE-Sephadexを母材とし,水溶液中で静電相互作用によって担持する条件を検討した.その結果1マイクロmolのTb3TCAS2を50 mgのQAE-Sephadex A-25に定量的に担持させることができた.これにより完全に有機溶媒フリーの水溶液プロセスによる材料化が可能となった.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

簡便かつ完全水溶液系プロセスによる材料化に成功しており,材料創製という切り口では順調に進んでいる.しかし異核複核Lnクラスター錯体の単離に至っていないという点で上記の様に判断した.これはTb3TCAS2以外のLn3TCAS2錯体に検討を拡張する中,数%と僅かではあるがLn4TCAS2など他の組成の錯体が生成することが判明したため,Ln3TCAS2を選択的に与える条件検討を余儀なくされたためである.しかしこれは溶液錯体化学的には重要な知見であるばかりでなく,本研究の基礎となる部分であり,この時点で問題解決できたことは前向きに評価したいところである.

今後の研究の推進方策

Tb3TCAS2およびTb3-xYbxTCAS2 (x = 1 or 2)を中心に材料化を行う.Tb3TCAS2を担体QAE-Sephadexに固定化する最適条件を見いだしており,それをTb3-xYbxTCAS2にも適用し,合わせてそれらの光物理特性評価を行い,フォトニクス材料化の指針を得る.

次年度使用額が生じた理由

前年度に成功したTb3TCAS2錯体の材料化を異種Lnに拡張して行った.その途上Ln4TCAS2など他組成の錯体が生成することがわかり(Eur. J. Inorg. Chem., 2016, 5020),その解析に予想以上にエフォートを割かざるを得なくなった.その結果材料開発に充当する予定だった消耗品費の執行が抑制された.一方成果としてLn3TCAS2を選択的に得る条件を見いだしたので,今後これに基づいて計画を改定して実施する.

次年度使用額の使用計画

Tb3TCAS2およびTb3-xYbxTCAS2 (x = 1 or 2)の生成およびその材料化に必要な各金属イオンおよびTCAS,担体QAE-Sephadex,緩衝剤等,薬品類の購入に充当する.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis, metal binding and spectral properties of novel bis-1,3-diketone calix[4]arenes2017

    • 著者名/発表者名
      Sergey N. Podyachev, Svetlana N. Sudakova, Gulnaz Sh. Gimazetdinova, Nataliya A. Shamsutdinova,Victor V. Syakaev, Tatjiana A. Barsukova, Nobuhiko Iki, Asiya R. Mustafina
    • 雑誌名

      New J. Chem.

      巻: 41 ページ: 1526-1537

    • DOI

      10.1039/C6NJ03381D

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CEの解き明かす溶液内分子複合体の熱力学的・速度論的描像2017

    • 著者名/発表者名
      壹岐伸彦
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 116 ページ: 27-28

  • [雑誌論文] High kinetic stability of ZnII coordinated by the tris(histidine) unit of carbonic anhydrase towards solvolytic dissociation studied by affinity capillary electrophoresis2016

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Sato, Hitoshi Hoshino, Nobuhiko Iki
    • 雑誌名

      J. Inorg. Biochem.

      巻: 161 ページ: 122-127

    • DOI

      10.1016/j.jinorgbio.2016.05.013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-assembly of a tri-lanthanide(III) core sandwiched between two thiacalix[4]arene ligands2016

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Iki, Teppei Tanaka, Shoichi Hiro-Oka, and Kozo Shinoda
    • 雑誌名

      Eur. J. Inorg. Chem.

      巻: 2016 ページ: 5020-5027

    • DOI

      10.1002/ejic.201600762

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Crystal Structure of the cis-Bis(3-tert-butyl-o-diiminobenzosemiquinonato)platinum(II) Complex2016

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Masuya-Suzuki and Nobuhiko Iki
    • 雑誌名

      X-ray Struct. Anal. Online

      巻: 32 ページ: 41-43

    • DOI

      10.2116/xraystruct.32.41

    • 査読あり
  • [学会発表] CAPILLARY ELECTROPHORESIS AS A VERSATILE TOOL TO CHARACTERIZE COMPLEXES IN AQUEOUS SOLUTIONS2016

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Iki
    • 学会等名
      16th Asia-Pacific International Symposium on Microscale Separations and Analysis (APCE2016)
    • 発表場所
      Johor Bahru, Malaysia
    • 年月日
      2016-11-09
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Lanthanide Clusters Assembled by Thiacalixarene2016

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Iki
    • 学会等名
      Rare Earths 2016 in Sapporo
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館, Sapporo, Japan
    • 年月日
      2016-06-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Calixarenes and Beyond2016

    • 著者名/発表者名
      P. Neri, L. J. Sessler, M-X. Wang, editors
    • 総ページ数
      1062(335-362)
    • 出版者
      Springer International Publishing

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公開日: 2018-01-16  

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