| 研究課題/領域番号 |
19K22180
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
佐藤 宗太 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任教授 (40401129)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| キーワード | 円偏光発光 / 大環状芳香族分子 / キラリティ / 超分子集積 / 光学物性 |
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| 研究実績の概要 |
キラル発光分子の発光現象においては、左回転と右回転の2種類の円偏光発光(Circularly Polarized Luminescence: CPL)が存在し、この特殊な偏光を3次元ディスプレイや光暗号通信などに応用することをめざして材料開発が盛んに研究されている。左/右円偏光の非対称性を示すg値と、発光効率を示す量子収率Φとが共に高いものが良いCPL材料である。これまでに、多様な分子構造を有するキラル発光分子が開発されてきており、そのキラル光学物性が探索されてきているが、大きなg値と高い量子収率Φとを両立できる分子がなく、この問題点を根本的に解決できる新しい分子設計の指針が求められている状況である。申請者は、「sp2炭素ネットワークが湾曲した同一曲面上に載った環状のキラルな芳香族分子」という分子構造が、大きなg値と高い量子収率Φとを両立する良好な円偏光発光物性の鍵であることを2017年に発見した。本研究は、この既往の設計指針を転換する新しいCPL分子の設計指針に従って、非対称かつ高効率なCPL分子を開発することで指針の有用性を確認し、さらに、超分子集積効果による光学特性の向上をめざしている。
本年度は、新たなキラル構造を有する大環状化合物の合成に成功し、原著論文や学会発表に至った。また、キラル大環状芳香族分子が集積された結晶性固体の調製を行い、固体状態でのキラル光学物性の測定に必要な、結晶方位を考慮した薄片への削り出し手法を開発することができた。この手法として、KEK の構造生物学グループが保有する独自仕様の単結晶レーザー加工機を共同研究により利用することで、困難な試料調製を達成できることを見いだし、キラル分子の集積固体の光学物性測定にむけて、重要な基礎を築くことができた。
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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
新しいキラル大環状芳香族分子の合成を原著論文として報告することでできた。また、困難な結晶試料調製法も確立することができ、当初の計画に従って順調に進行していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
合成したキラルな大環状分子の光学物性を調べるとともに、キラルな大環状芳香族分子が超分子集合した結晶性集積固体に対して、キラル光学物性を測定できるように結晶を加工し、固体状態での発光特性の測定を検討する。分子方位の異方性がある単結晶試料に対するキラル光学物性の測定は、複屈折や直線偏光といったアーティファクトが現れるために困難を極めることが知られている。レーザー加工機で、結晶の方位を制御して薄片化することで、試料調製に由来するアーティファクトを抑制し、CPLのみならず、円二色性(CD)、旋光度(ORD)を含めた包括的な光学物性の測定を検討する。キラル光学特性を評価するためには、アーティファクトを分離できる特殊な分光計が必要であり、独自に開発された分光計を有する研究者との共同研究を通じて測定を行う。なお、微小で脆い結晶切片の取り扱いは困難であるため、試料の取り扱いに慣れた研究代表者も測定に臨む。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
緊急事態宣言などで研究活動量が低下したため、当初予定よりは使用額が少なかった。次年度にむけた準備は整ったので、予算執行および研究計画の達成のためには問題ない。
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