| 研究課題/領域番号 |
20K21200
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
平井 健二 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (10754400)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| キーワード | 有機金属構造体 / metal-organic framework / レーザー発振 / 非線形光学 |
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| 研究実績の概要 |
金属イオンと有機配位子が自己集合することによって、結晶性の多孔性材料である有機金属構造体（MOF:metal-organic framework）が得られる。MOFは規則的な細孔を有しており、細孔の中に内包された分子・粒子は規則的に配列する。本研究では、MOFの細孔内に分子・粒子を配列させる技術を基盤としたレーザー技術の開拓を試みた。
令和3年度は、レーザーの波長変換を可能とする非線形光学応答材料の開発を行った。MOFを用いた非線形光学材料の開発は、対称心を持たないMOFを設計する、または非線形光学応答を示す分子を細孔内に内包させる方法が採られる。本研究では、MOFと細孔内のゲスト分子の相互作用を利用した非線形光学応答材料の開発を試みた。
MOF-177の細孔の中にリチウム内包フラーレン（Li@C60）をゲストとして導入した。MOF-177は対称性の高い構造であるが、Li@C60を内包することでMOF-177の対称性が崩れ、非線形光学応答を示すことがわかった。また、Li@C60も非線形光学応答を示す分子である。このLi@C60を内包したMOF-177から第二次高調波発生を観測した。Li@C60を内包したMOF-177はLi@C60と比較して、第二次高調波発生の効率が40%向上していることを確認した。また、MOF-177の細孔にLi@C60を導入することで、不安定なLi@C60が安定化することが明らかとなった。
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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
有機金属構造体（MOF:metal-organic framework）の細孔の中で分子・粒子を配列させることで、特異な光学特性が発現することを明らかとしている。MOFや内包する粒子・分子の種類を様々に変えることで、光物性の最適化が可能になると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
MOF細孔内に分子・粒子を配列させることで複合体からのレーザー発振を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍の影響により、他研究機関における出張測定の予定変更があった。出張測定は次年度に実施する予定である。
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