| 研究課題/領域番号 |
20K05641
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
中村 一希 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00554320)
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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 | 発光性希土類錯体 / エレクトロクロミズム / エレクトロフルオロクロミズム / 電気化学発光 / 励起エネルギー移動 |
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| 研究実績の概要 |
希土類発光体は優れた発光性を有するものの，有機分子や遷移金属錯体のように外部刺激によるダイナミックな発光制御が困難であった。本研究では，電気化学反応活性な物質と希土類化合物を種々複合化させ，電気化学反応によって誘起される物質間の電子移動，励起エネルギー移動，ダウンコンバージョン，アップコンバージョンなどの光物理過程を用いることで，これまで困難であった希土類イオン励起状態の可逆的形成を目指す。
そのための具体的な手法として，①発光性希土類化合物の光励起によって生じた希土類化合物の励起状態からの発光性を電気化学的手法によってコントロールすること，②電気化学反応によって，直接的に発光性希土類材料の励起状態の生成・および発光（すなわち希土類からの電気化学発光）を高効率で得ること，の2点に関して検討を進めている。
①に関しては，希土類イオンの１種であるEu(III)イオンを含むポリエーテル電解質を用いて，Eu(III)とEu(II)の酸化還元反応によるエレクトロフルオロクロミズムを実現した。励起光照射下，電極上でEu(III)をしEu(II)に還元することで，Eu(III)イオンからのシャープな赤色発光が減少し，Eu(II)のブロードな青色発光が増加した。また，酸化電位の印加によってEu(III）イオンからの赤色発光が回復した。
②に関しては，酸化還元を示す配位子を有するEu(III)錯体の電気化学特性の評価を行い，電気化学発光測定用の2極型素子を作製した。同2極素子にEu(III)錯体が酸化還元を示す交流矩形波電圧を印加した結果，配位子の酸化還元をトリガーとしてEu(III)イオンからの赤色の電気化学発光が明瞭に観測された。
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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
本研究で提案する”希土類化合物の励起状態制御”は，光励起等で生成した励起状態そのものからの発光性を制御することと，励起状態自体を電気化学的に生成することの2つの側面からのアプローチを想定している。
これまでは，希土類化合物に加えて，その他の酸化還元反応材料を用いたいわば間接的なアプローチを行ってきたが，2021年度は，代表的な発光性希土類イオンであるEu(III)イオンおよびその錯体を用いて，直接的にそれらの希土類化合物の電気化学反応による発光性の制御および電気化学的な励起状態の生成に成功した。特に，Eu(III)イオンの電気化学的な発光性の制御（エレクトロフルオロクロミズム）に関しては，Eu(III)の赤色発光とEu(II)の青色発光の電気化学的な制御が示唆され，同分野において重要な知見が得られたと考えられる。
この様に，本申請研究の中心となる部分の実証が行えたため，計画としてはおおむね順調に進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに述べた様に，2021年度は，①発光性希土類化合物の励起状態からの発光性の電気化学的コントロール，および②電気化学反応による発光性希土類化合物の励起状態の生成・および発光，の両方において直接的な実証が行えた。
2022年度は，実証に成功したこれらの事象の詳細なメカニズムの解明およびその結果のフィードバックによる機能性の向上に取り組む。
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