| 研究課題/領域番号 |
20K05455
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
溝黒 登志子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (90358101)
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| 研究分担者 |
三田 文雄 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (70262318)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 含白金共役系ポリマー / 光アップコンバージョン / 薄膜 / 配向 / 三重項励起子 |
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| 研究実績の概要 |
固体系の光アップコンバージョン(UC)材料は、溶液とは異なって三重項励起子の拡散に異方性を持たせることが可能であり、励起子密度の低下を防ぎながらそれを伝達することでUC効率の向上が期待される。しかし、これら固体内でのUC材料の相分離や凝集を抑え、かつ配向制御された固体材料の開発が課題であった。このため、UC材料として分子設計された含白金共役系ポリマーを合成し、このポリマーが基板上に配列制御したUC発光性薄膜を作製する方法を開発するとともにその構造評価、UC発光特性を調べる。これらにより固体中の三重子励起子拡散長の異方性の解明を進め、UC効率の向上の実現につながる科学的基盤を構築する。
本研究の目的を達成するために、(Ⅰ) 分子設計に基づいた含白金共役系ポリマーの新規合成、(Ⅱ) 配向薄膜の作製と構造評価、(Ⅲ) UC特性評価と三重項励起子拡散異方性の解明、に焦点を定めて研究を実施する。
今年度は、主に(Ⅰ) 含白金共役系ポリマーの新規合成を行い、溶液中での光学特性とUC特性を評価した。具体的には、ナフタルイミド部位を有する新規含白金共役系ポリマーの分子設計をし、合成を行った。なお含白金共役系骨格は、光励起でのUCにおける増感剤としての役割を担う。得られたポリマーの光学特性とUC特性を評価した。その結果、得られたポリマーを発光体である9,10-ジフェニルアントラセン(DPA)と混合した溶液を、450 nmの光で励起すると、380～430 nm近傍にアップコンバージョン光を発することが分かり、その量子収率は約30%と、溶液系としては高い値を示すことが分かった。また、このポリマーの配向膜の作製と構造評価を検討した。さらに、より長波長(532 nm)である緑色光で励起可能な含白金共役系ポリマーの分子設計と合成にも着手した。
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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
コロナ禍によって研究代表者、分担者共に出勤制限を受け、年度当初は実験がほとんどできなかったが、その後は溶液中でUC特性を示す含白金共役系ポリマーの合成を行い、その光学特性評価とUC特性評価を当初予定通り実施することができた。また、緑色光で励起できる新規ポリマーの分子設計と新規合成にも着手することができた。
以上の事由により、おおむね順調に進捗している。
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| 今後の研究の推進方策 |
より長波長(532 nm)で励起可能な含白金共役系ポリマーの分子設計と合成を行い、得られたポリマーの溶液中での光学特性と、このポリマーと発光体を混合した溶液の光アップコンバージョン特性を評価する。
次に得られたポリマーの薄膜化を検討する。まずは、ポリマーの配向膜を作製する手法を開発し、得られた薄膜内の分子配列および結晶子の配向評価を行う。この配向膜に発光体を導入し、発光特性とアップコンバージョン特性を評価する。基板上に配向していないポリマー薄膜の発光およびアップコンバージョン特性を比較することで、ポリマーの配向構造と三重項励起子拡散異方性との相関を解明する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍のため、今年度は旅費が全く発生せず、加えてテクニカルスタッフ公募と雇用にも遅れが生じて人件費も当初予定より少なくなった。また、年度末に発注した物品と役務の納品が3月末までに間に合わなかった。次年度は未使用額をテクニカルスタッフ雇用費と物品費に充てる予定である。
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| 備考 |
イベント出展：女子大学院生・ポスドクのための産総研所内紹介と在職女性研究者との懇談会、2020/12/14、主催：産業技術総合研究所 総務本部 ダイバーシティ推進室
https://unit.aist.go.jp/innhr/diversity2020/ja/events/201215_event.html
「有機分子を用いた光の短波長変換 ～固体化・薄膜化を目指して～」 溝黒 登志子
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