| 研究課題/領域番号 |
17K04999
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| 研究機関 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 |
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研究代表者 |
渡瀬 星児 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究室長 (60416336)
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| 研究分担者 |
中村 優志 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 電子材料研究部, 研究員 (70783322)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 発光性金属錯体 / 混合配位子錯体 / ハイブリッド発光材料 / エネルギー移動 / 配位子設計 / 分子間相互作用 / ユーロピウム錯体 / 金錯体 |
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| 研究実績の概要 |
本申請課題では、無機元素の特徴を活かした機能材料を創出するにあたり、無機元素由来の優れた発光機能を示す材料の設計指針を明らかにすることが目的である。具体的には、優れた発光特性を示す金属錯体の発光する能力を損なうことなくマトリックス材料となる高分子材料にハイブリッド化することを目指して、その配位子設計指針の探索を行う。平成29年度は、主として、金属錯体を高分子マトリックスにハイブリッド化することを前提とした金属錯体の配位子設計について検討した。金錯体については、配位子設計とハイブリッド化が発光特性に及ぼす影響を見極める目的で、いくつかの新規な混合配位子錯体の合成について検討を行った。また、中心金属に希土類元素のユーロピウムを用いて、マトリックスと金属錯体との間でのエネルギー移動が可能な系をデザインするとともに、エネルギー移動に及ぼす配位子の影響について検討した。配位子には、吸収・発光の遷移に直接関与すると考えられるβジケトン配位子とハイブリッド化のために超分子的相互作用に寄与することが期待できるアリールホスフィンオキシド配位子の２種類を用いて、混合配位子錯体を合成した。異なる有機基を導入した配位子を用いて複数の錯体を用意し、それらの有機基がマトリックスから金属錯体へのエネルギー移動の効率に及ぼす影響を系統的に調べた。平成29年度については、高効率発光する混合配位子金錯体を新しく合成することに成功した。また、混合配位子ユーロピウム錯体については配位子に導入した有機基の種類によってマトリックスから金属錯体へのエネルギー移動効率が大きく変化することがわかった。
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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
金錯体、ユーロピウム錯体のいずれの錯体についても異なるタイプの二つの配位子を用いて混合配位子錯体の合成を行った。金錯体については、配位子に用いた二種の配位子にそれぞれドナー性、アクセプター性となるように有機置換基を導入しつつ検討を行ったところ、高効率に発光する混合配位子錯体が新たに合成できることを見出すに至った。また、ユーロピム錯体については、βジケトン配位子とアリールホスフィンオキシド配位子について、異なる有機基を導入した配位子を用いて錯体化、およびハイブリッド化を行い、それら有機基の違いがマトリックスから金属錯体へのエネルギー移動効率に及ぼす影響について系統的に調べた。その結果、βジケトン配位子に導入した有機基がフェニル基＜チオフェン基＜ナフチル基の順に吸収スペクトルの吸収端が長波長化し、マトリックスの発光スペクトルとの重なりが大きくなるとエネルギー移動効率が高くなることがわかった。また、直接発光プロセスに関与しないアリールホスフィンオキシド配位子については、ハイブリッド化のために超分子的相互作用への寄与を期待していたが、有機基の違いがマトリックスから錯体へのエネルギー移動効率にも影響を及ぼすことがわかった。エネルギー移動効率はトリスtert-ブチルホスフィンオキシド＜トリスフェニルホスフィンオキシド＜シクロヘキシルジフェニルホスフィンオキシドの順に高くなり、立体障害の増加によってユーロピム錯体の配位構造が歪むことが錯体の発光特性に影響を与えたものと考えられた。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度は、金属錯体をハイブリッド化する際のマトリックスとなる高分子材料について主に検討を行う。高分子材料には主としてケイ素系高分子材料に着目し、ケイ素と結合する有機基を一つ有するポリシルセスキオキサンを用いる。金属錯体の配位子と分子間相互作用を形成することが期待できる有機基を導入したトリアルコキシシランを合成し、ゾルゲル反応により高分子化する。得られたポリシルセスキオキサンとハイブリッド化を意図した配位子設計を行った金属錯体との分子間相互作用や化学結合を介したハイブリッド化について検討を行う予定である。分子間相互作用についてはπ-πスタッキングに限定せず、疎水性相互作用を利用した超分子的ハイブリッド化などの有用性についても検討を行い、金属錯体の発光特性に及ぼす影響について調べる予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
ハイブリッド発光材料の応用として電子デバイス化について検討する際に必要な蒸着装置用具材を次年度に購入するが、それにより次年度の消耗品費等が不足する可能性が出てきたので、計画的に研究を進捗させる目的で残した。
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