| 研究課題/領域番号 |
21K18969
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
北川 裕一 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90740093)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| キーワード | 蓄光体 / トリボルミネッセンス / 希土類錯体 / メカノケミストリー / 多環芳香族化合物 / ガドリニウム / ルテチウム |
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| 研究実績の概要 |
トリボルミネッセンスとは摩擦刺激により結晶が発光する現象である。本現象が発見されたのは約400年前であり、これまでに様々なトリボルミネッセンスを示す有機化合物・無機化合物が報告されてきた。本現象は高エネルギー励起源を用いず力学的刺激で発光エネルギーを獲得することができるため材料化学の観点から注目を集めている。申請者は希土類錯体を用いた強いトリボルミネッセンスの発現に成功している。本研究では力学的刺激により蓄光を示す錯体の創成を目的とした。本年度はそのために光励起で蓄光特性を示す希土類錯体の創成を検討した。
(i)フェナントレン骨格を含むジフェニルホスフィンオキシドを導入した二核希土類錯体の合成：前年度、フェナントレン配位子を導入したLu二核錯体の合成に成功した。この錯体は紫外光励起で蓄光機能を示したが、トリボルミネッセンス機能を示さなかった。そこでフェナントレン配位子と2,2,6,6-テトラメチル-3 5-ヘプタンジオナートが配位したガドリニウム錯体を合成した。しかし、Lu(III)錯体と同様にトリボルミネッセンスを示さなかった。
(ii)フルオレン骨格を含むジフェニルホスフィンオキシドを導入した二核希土類錯体の合成：フルオレン骨格を導入した二座ホスフィンオキシド配位子をジブロモフルオレン原料から、二段階反応で合成した。得られた配位子と2,2,6,6-テトラメチル-3 5-ヘプタンジオナートが配位したルテチウム錯体と錯形成反応を行った。単結晶を得ることに成功し、単結晶X線構造解析を行ったところ七配位の錯体が連結した二核構造を形成していることが分かった。このルテチウム錯体は室温条件において紫外光励起により緑色の蓄光を示す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)
3: やや遅れている
理由
本研究では力学的刺激により蓄光を示す錯体の創成を目的としている。そのために光励起で蓄光特性を示す希土類錯体を合成することが最初のステップとなる。これまでにフェナントレン骨格、ビフェニル骨格、フルオレン骨格を導入した希土類二核錯体をそれぞれ合成した。ここではアニオン配位子として2,2,6,6-テトラメチル-3 5-ヘプタンジオナートを用いている。これらは単結晶X線構造解析により、多環芳香族化合物をアニオン配位子が包摂した構造を形成していることが分かった。フェナントレン骨格を導入した希土類錯体は室温で黄色の蓄光特性を示し、ビフェニル骨格を導入した希土類錯体は低温で緑色の蓄光特性を示し、フルオレン骨格を導入した希土類錯体は室温で緑色の蓄光特性を示した。しかしながら、現在までにトリボ蓄光現象を捉えることができていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度はトリボ蓄光現象の実証を行う。そのために錯体の結晶構造制御が最もカギとなる。そこで、今まで使用してきた二座ホスフィンオキシド配位子のフェニル部位を変えた錯体結晶の合成を検討する。具体的にはシクロヘキシルやペンタフルオロフェニル骨格を導入する。
(i)ジブロモフェナントレンとジシクロホスフィンクロライドを原料として、二段階反応で合成する。得られた配位子と2,2,6,6-テトラメチル-3 5-ヘプタンジオナートが配位したルテチウム(またはガドリニウム)錯体と錯形成反応を行う。得られた合成物は元素分析、IR、Massで同定して、単結晶X線構造解析を行う。また、紫外光励起による蓄光特性およびトリボ蓄光特性を評価する。また、その中に発光性希土類イオンをドープしたときの物性も併せて評価する。
(ii)ジブロモフェナントレンとジペンタフルオロフェニルホスフィンクロライドを原料として、二段階反応で合成する。得られた配位子と2,2,6,6-テトラメチル-3 5-ヘプタンジオナートが配位したルテチウム(またはガドリニウム)錯体と錯形成反応を行う。得られた合成物は元素分析、IR、Massで同定して、単結晶X線構造解析を行う。また、紫外光励起による蓄光特性およびトリボ蓄光特性を評価する。また、その中に発光性希土類イオンをドープしたときの物性も併せて評価する。
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