| 研究課題/領域番号 |
15K17848
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| 研究機関 | 北九州工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
大川原 徹 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 助教 (50632650)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | ビピロール / アルドール縮合 / アルキル基 / 結晶構造解析 / 計算化学 / 蛍光 |
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| 研究実績の概要 |
平成27年度から引き続きメチル基をβ位に有するホルミルビピロールについて、アルドール縮合を用いて共役系を拡張することに成功し、またアルドール縮合の際に用いる活性メチレン化合物の種類に応じて発光色が大きく異なる物質を創出することに成功した。例えば、マロン酸ジエチルを作用させた際は発光波長が526nmであり、1,3-ジメチルバルビツール酸を作用させた際は発光波長が578nmとなった。これらの成果はChemistrySelect誌2016年版に掲載され、第14号の表紙を飾った。続いて、エチル基４つをβ位に有するホルミルビピロールを別途合成し、電子供与基を多数有する系についての検討を行った。エチル基が増えたことにより、新規化合物は溶解性に優れ、結晶性も高くなることが明らかになった。また、エチル基からの電子供与によって最高被占分子軌道（HOMO）のエネルギー順位が不安定化し、ChemistrySelect誌に報告した系よりもさらに30nmほど長波長で蛍光を示すことを明らかにした。エチル基が新たに導入されたことによる電子的な影響について、密度汎関数計算法（DFT）によって分子軌道計算を行うことで理論的に評価した。DFT計算の結果、新たに導入したエチル基からの寄与がHOMOについてのみ観測され、結果的にHOMO-LUMOギャップの狭窄化へつながっていることが分かった。このように計算結果からもアルキル基を導入するだけで発光波長の大きなシフトが見られることを支持するデータが得られた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
電子吸引基のみを導入したビピロールについて、平成27年度に合成を行い、平成28年度は電子供与基を導入したビピロールについて合成を行うことができた。また、新たな知見として、電子吸引基や供与基がビピロールのHOMOおよびLUMO準位をコントロールするうえで重要な役割を果たしていることが密度汎関数計算によって明らかになり、新たな分子設計指針を得ることができた。一方で分子の結晶化については半数程度でのみ成功しており、その精密な分子配向の制御が官能基で可能であるかについては詳細には評価できていないので今後の検討課題である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はこのプロジェクトの目標である固体発光材料としての応用を検討していく。平成27年度から平成28年度の研究を通じて化合物のライブラリーができたので、今後はそれらの化合物の結晶化や薄膜化を行い、固体発光材料としての応用を検討するとともに、構造と発光性の関係について分子レベルで明らかにしていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
九州大学ナノテクノロジープラットフォーム登録装置を複数回利用しており、年度末にも学会発表の準備のため装置の共同利用を行うための旅費が必要になり、その他経費より旅費への移算を行った。一方、測定時間やサンプル数については当初の計画よりも少なかったため、最終的に2354円の次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成29年度に新たに、外部機関装置の共同利用制度を利用して測定する必要があるサンプルが多くなったため、そのための測定装置使用料として支出する計画である。
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