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2023 年度 実績報告書

高圧誘起の発光スペクトル変化を鍵とする耐熱透明・室温燐光ポリマーの創製と機構解明

研究課題

研究課題/領域番号 21H01995
研究機関東京工業大学

研究代表者

安藤 慎治  東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (00272667)

研究分担者 石毛 亮平  東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (20625264)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード高圧誘起発光 / ダイアモンド・アンビル・セル / 顕微分光 / 時間依存密度汎関数法 / 高発光性ポリイミド / 連続照射誘起遅延発光
研究実績の概要

'23年度は計画最終年度として,これまでの検討で得られた発光性イミド化合物(IC)とポリイミド(PI)の凝集構造・局所振動と特異な発光特性(PIDL発光とPIEE現象)の相関に関する知見を比較検討しつつ,それらを基盤として高い量子収率を示す室温燐光性ICおよびPIの開発を行った.まず,PIDLを示すICとして,フランおよびチオフェン含有ICを新規に設計・合成した。また,PMMA中に二重発光性(蛍光・燐光)ICを分散した薄膜の温度可変(-193℃~+120℃)発光スペクトルを酸素下で測定したところ,PMMAの局所モード緩和が徐々に活発化して酸素の拡散が促進され, ICの燐光が酸素消光により徐々に減退した。また、セル内を真空条件またはN2、Ar、CO2、Heで充填し発光スペクトル・寿命の温度変化を測定したところ,4種の気体分子がPMMAに対して異なる可塑化効果を持つことが示された。これは非晶性高分子の局所モード緩和を発光現象で観測する新手法となる可能性がある.次いで,PIDLの高分子化(PI化)を目指して新規の二重発光性PI共重合体を合成し検討を行ったところ,室温大気中ではPIDLが観測されなかったが,低温・低酸素下でPIDL発現の痕跡を見いだした.
一方,室温燐光の圧力誘起増強(PIEE)現象を多様なICやPIで観測するため,室温燐光性が予想される新規含硫黄化合物を合成し,特に酸無水物中央部にチアンスレン基を有する2種の二重発光性ICをPMMAに分散した薄膜で,特異な蛍光・燐光の圧力依存効果(IC分散濃度により,蛍光と燐光の圧力効果が大きく異なる現象)を観測した.
最後に3年間の検討で得られた知見を総括するとともに,国内外での学会発表,論文投稿を積極的に進め,研究成果のPriority確保と学会・産業界への情報発信を行うとともに,次世代の耐熱性高機能発光材料の用途展開を進めた.

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ヴィルニュス物理科学研究所(リトアニア)

    • 国名
      リトアニア
    • 外国機関名
      ヴィルニュス物理科学研究所
  • [国際共同研究] 中国科学院過程工程研究所(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      中国科学院過程工程研究所
  • [国際共同研究] コンスタンツ大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      コンスタンツ大学
  • [雑誌論文] Polarization Analysis and Humidity Dependence of Dielectric Properties of Aromatic and Semialicyclic Polyimides Measured at 10 GHz2024

    • 著者名/発表者名
      Ririka SAWADA, Shinji ANDO
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 128 ページ: 6979-6990

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.4c01201

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photophysical Analysis of Dual Fluorescence and Phosphorescence Emissions Observed for Semi-Aliphatic Polyimides at Lower Temperatures2024

    • 著者名/発表者名
      Mayuko NARA, Eisuke FUJIWARA, Aurimas VYSNIAUSKAS, Vidmantas GULBINAS, Shinji ANDO
    • 雑誌名

      Phys.Chem.Chem.Phys.

      巻: 26 ページ: TBD

    • DOI

      10.1039/D4CP00538D

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Long-Lived Luminescence Emitted from Imide Compounds Dispersed in Polymer Matrices after Continuous Ultraviolet Irradiation and its Relation to Oxygen Quenching2023

    • 著者名/発表者名
      Marina DOI, Ryohei ISHIGE, Shinji ANDO
    • 雑誌名

      ChemPhotoChem

      巻: 2023 ページ: e202200310

    • DOI

      10.1039/D1QM01280K

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristic Changes in the Structures and Properties of Polyimides Induced by Very High Pressure up to 8 GPa2023

    • 著者名/発表者名
      Shinji ANDO
    • 雑誌名

      Polymer Journal (Focus review)

      巻: 55 ページ: 645-652

    • DOI

      10.1038/s41428-023-00759-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Troeger's Base (TB)-Based Polyimides as Promising Heat-Insulating and Low-K Dielectric Materials2023

    • 著者名/発表者名
      Jian LU, Yu ZHANG, Jing LI, Meifang FU, Guoxiang ZOU, Shinji ANDO, Yongbing ZHUANG
    • 雑誌名

      ACS Macromolecules

      巻: 56 ページ: 2164-2174

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.2c02148

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Vertically Aligned Polyimide Films Prepared from Lyotropic Liquid-crystalline Smectic Precursors2023

    • 著者名/発表者名
      Shohei HARA, Shinji ANDO, Ryohei ISHIGE
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 281 ページ: 126100

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2023.126100

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancing Optical, Dielectric, and Thermal Properties of Bio-based Polyimides Incorporating Isomannide with a Bent and Sterically Constrained Conformation2023

    • 著者名/発表者名
      Ririka SAWADA, Shinji ANDO
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. C

      巻: 11 ページ: 15053

    • DOI

      10.1039/D3TC02933F

    • 査読あり
  • [学会発表] Large-Stokes-shifted Dual Photoluminescence of Thianthrene-containing Imide Compounds and Polyimides Undergoing Transient Conformational Changes2024

    • 著者名/発表者名
      Shinji ANDO, Hiroka YAMAMATSU
    • 学会等名
      Polycondensation 2024 (Lyon, France)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optical Properties of Thiol-containing Imide Compound via Excited State Intramolecular Proton Transfer2024

    • 著者名/発表者名
      Yuka ANDO, Marina DOI, Atsuko TABUCHI, Haonan LIU, Shinji ANDO
    • 学会等名
      Polycondensation 2024 (Lyon, France)
    • 国際学会
  • [学会発表] Polarization Analysis and Humidity Dependence of Dielectric Properties of Aromatic/Semi-Aromatic Polyimides at 10 GHz2024

    • 著者名/発表者名
      Ririka SAWADA, Haonan LIU, Shinji ANDO
    • 学会等名
      Polycondensation 2024 (Lyon, France)
    • 国際学会
  • [学会発表] Dielectric Properties of Various Polyimides in the mmWave Range2024

    • 著者名/発表者名
      Haonan LIU, Ririka SAWADA, Shana YANAGIMOTO, Yoshiyuki YANAGIMOTO, Shinji ANDO
    • 学会等名
      Polycondensation 2024 (Lyon, France)
    • 国際学会
  • [学会発表] Photophysical Processes and Sensor Properties of a Multicolor Fluorescent Polyimide with ESIPT Ability2023

    • 著者名/発表者名
      Shinji ANDO, Atsuko TABUCHI, Teruaki HAYAKAWA, Shigeki KUWATA, Ryohei ISHIGE,
    • 学会等名
      STEPI-12 (Montpellier, France)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Relationships between Molecular Structure and Optical, Dielectric, and Thermal Properties of Novel Semi-alicyclic Polyimides Containing Bio-derived Isohexides2023

    • 著者名/発表者名
      Ririka SAWADA, Mitsutaka OZAKI, Kazuhisa YAJIMA, Shinji ANDO
    • 学会等名
      STEPI-12 (Montpellier, France)
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Prolonged Irradiation-induced Delayed Luminescence of Imide Compounds Dispersed in Polymer Matrix2023

    • 著者名/発表者名
      Marina DOI, Ryohei ISHIGE, Shinji ANDO
    • 学会等名
      STEPI-12 (Montpellier, France)
    • 国際学会
  • [備考] 東京工業大学物質理工学院 安藤研究室

    • URL

      http://www.ando-cap.mac.titech.ac.jp/

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公開日: 2024-12-25  

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