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2022 年度 実績報告書

超解像蓄光イメージングの実現と分子励起サイエンス

研究課題

研究課題/領域番号 21K18928
研究機関電気通信大学

研究代表者

平田 修造  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (20552227)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード室温りん光 / 蓄光 / STED / 高解像顕微鏡 / 2光子イオン化 / アップコンバージョン発光 / 熱刺激電流 / 光電子分光
研究実績の概要

研究開始時に、三重項失活の抑制能が強いホスト分子に高効率長寿命室温りん光能を示す色素をドープした薄膜において、励起光照射停止直後の長寿命室温りん光が観測されている間に、励起光に対してより長波長側光(デプレッションビーム)を高強度で照射すると、長寿命室温りん光強度が大幅に減少するシーズを見出していた。2021年度はこの原理を用い、回折限界までに絞った箇所にドーナツ型の空間分布を示すデプレッションビームを協働的に照射することで、長寿命室温りん光の高解像化を示すデータを得ている。
2022年度は、デプレッションビームを照射した時に色素の長寿命三重項が消去されるメカニズムにおいて以下の知見を得た。デプレッションビームが照射されると、色素分子の最低非占有軌道(LUMO)に三重項状態で存在した電子が、真空準位以上まで遷移し瞬間的に色素周囲のホストに瞬間的にトラップされることをデプレッションビームの波長を変化させる実験および光電子分光によるLUMO準位の計測を行うことで明確にした。その電子が高速で色素に戻ることで一部最低一重項励起状態が形成され、その後基底状態に高速で遷移することで三重項が消去されるとともに色素の基底状態が再生されることをアップコンバージョン発光計測により確認した。
以上の2つの光ビームを用いることによる長寿命室温りん光の高解像化の結果と、デプレッションビームによる長寿命三重項の消去メカニズムの結果を学術論文にまとめ発表するとともに、日本化学会春季年会で発表した。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Photoinduced Triplet Depletion Allowing Higher-Resolution Afterglow2023

    • 著者名/発表者名
      Kikuya Hayashi, Keiki Fukumoto, Shuzo Hirata
    • 雑誌名

      ACS Materials Letters

      巻: 5 ページ: in press

    • DOI

      10.1021/acsmaterialslett.3c00263

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Forster resonance energy transfer involving the triplet state2023

    • 著者名/発表者名
      Bahadur Sk, Shuzo Hirata
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 59 ページ: in press

    • DOI

      10.1039/D3CC00748K

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of Carbonyl Distortions Facilitating Persistent Room-Temperature Phosphorescence2023

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata, Takuya Kamatsuki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 127 ページ: 3681-3871

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.2c08691

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective Triplet-Singlet Forster-Resonance Energy Transfer for Bright Red Afterglow Emission2023

    • 著者名/発表者名
      Bahadur Sk, Rana Tsuru, Kikuya Hayashi, Shuzo Hirata
    • 雑誌名

      Advanced Functional Materials

      巻: 33 ページ: 2211604

    • DOI

      10.1002/adfm.202211604

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced Red Persistent Room-Temperature Phosphorescence Induced by Orthogonal Structure Disruption during Electronic Relaxation2022

    • 著者名/発表者名
      Kei Fukasawa, Yuma Sugawara, Rana Tsuru, Takashi Yamashita, Shuzo Hirata
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 13 ページ: 7788-7796

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.2c01878

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Editorial: Metal-Free Room-Temperature Phosphorescence2022

    • 著者名/発表者名
      Shuzo Hirata, Sebastian Reineke, Abhijit Patra, Wan Zhang Yua
    • 雑誌名

      Frontiers in Chemistry

      巻: 10 ページ: 1025674

    • DOI

      10.3389/fchem.2022.1025674

    • 査読あり
  • [学会発表] 絶縁高分子中における有機分子の三重項失活挙動の考察2023

    • 著者名/発表者名
      釜付 卓弥, 平田 修造
    • 学会等名
      日本化学会第103回春季年会
  • [学会発表] 長寿命室温りん光の高解像化を可能とする光誘起三重項消滅機構の研究2023

    • 著者名/発表者名
      林 希久也, 福本 恵紀, 平田 修造
    • 学会等名
      日本化学会第103回春季年会
  • [学会発表] Excited state science of N-fused ring allowing selective and efficient triplet-singlet resonance energy transfer for bright red afterglow emission2022

    • 著者名/発表者名
      Bahadur Sk, Shuzo Hirata
    • 学会等名
      Annual Meeting on Photochemistry 2022
  • [学会発表] 計算科学を活用した戦略的長波長長寿命室温りん光材料の開発2022

    • 著者名/発表者名
      平田修造
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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