発光ビラジカルのダブルレーザー解析と「有機ラジカルＥＬ」の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23350023
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 有機化学
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 池田 浩 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30211717)
• 研究協力者: 松井 康哲 大阪府立大学, 工学研究科, 博士研究員 ; 木戸 大希 大阪府立大学, 工学研究科, 大学院生
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: π電子 / ラジカル / 光反応 / 電子移動反応 / 有機ＥＬ / 反応機構 / ラジカルカチオン / 熱発光

研究概要

有機ラジカルELの開発のため，トリメチレンメタン（TMM）ビラジカルの発光特性の正確な評価は不可避な課題の一つである．しかし，TMMビラジカルは短寿命中間体であるため，通常の方法を適用することが出来ない．本研究ではダブルレーザー法と種々のTMMビラジカル発生法を用いて発光特性の評価を検討した．光誘起電子移動反応は，励起TMMと増感剤との電子移動消光が問題となり効果的ではなかったが，分子内および分子間エネルギー移動反応を用いることでTMMビラジカルの発光特性を評価することができた．また，その過程でメチレンシクロプロパン誘導体の「励起状態C-C結合開裂―発光」現象を見出した．

研究成果

• [雑誌論文] Theoretical Study Demonstrating that Silylene Bridging Brings about LUMO Energy Lowering without Increasing the Reorganization Energy for Single Electron Transfer (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohta, E.; Ogaki, T.; Aoki, T.; Ikeda, H
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 13(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pyreno[4,5-b]furan and -[4,5-b :9,10-b']difuran Derivatives as New Blue Fluorophores : Synthesis, Structure, and Electronic Properties (2014)
  • 著者名/発表者名: Kojima, T.; Yokota, R.; Kitamura, C.; Kurata, H.; Tanaka, M.; Ikeda, H.; Kawase, T.
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 13(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of a New Benzotriquinane Skeleton via Intramolecular Photocycloaddition Reactions of a Phenylethynes Moiety to a 1-Cyanonaphthalene Ring System (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizuno, K.; Negoro, N.; Nagayama, Y.; Maeda, H.; Ikeda, H.
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol. Sci 巻: 13 ページ: 145-148
  • 査読あり
• [雑誌論文] Remarkable Difference in Fluorescence Lifetimes of the Crystalline States of Dibenzoylmethanatoboron Difluoride and Its Diisopropyl Derivative (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, M.; Ohta, E.; Sakai, A.; Yoshimoto, Y.; Mizuno, K.; Ikeda, H
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett 巻: 54 ページ: 4380-4384
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Pentadecaphenylenes, Their Inclusion Properties, and Nanostructure Formation with C60 (2013)
  • 著者名/発表者名: Rahman, M. J.; Shimizu, H.; Araki, Y.; Ikeda, H.; Iyoda, M
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 49 ページ: 9251-9253
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Basic Properties of Tetrathieno[2,3-a :3′,2′-c:2″,3″-f:3‴,2‴-h]nap hthalene : A New π-Conjugated System Obtained by Photoinduced Electrocyclization-Dehydrogenation Reactions of Tetra(3-thienyl)ethene (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, A.; Ohta, E.; Kishigami, N.; Tsukahara, N.; Tomiyori, Y.; Sato, H.; Matsui, Y.; Kano, Y.; Mizuno, K.; Ikeda, H
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett 巻: 54 ページ: 4049-4053
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Lifetime and Efficiency of Triplet-Triplet Fluorescence from the Excited State of a TMM Biradical Determined Using Transient Emission Spectroscopy on Two-color Two-laser Flash Photolysis (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsui, Y.; Kawahara, D.; Ohta, E.; Ikeda, H
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: 15 ページ: 7064-7069
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3,14-Bis(p-nitrophenyl)-17,17-dipenyltetrabenzo[ a,c,g,i]-fluorene : A New Fluorophore Displaying Both Remarkable Solvatochromism and Crystalline-induced Emission (2013)
  • 著者名/発表者名: Ueda, Y.; Tanigawa, Y.; Kitamura, C.; Ikeda, H.; Yoshimoto, Y.; Tanaka, M.; Mizuno, K.; Kurata, H.; Kawase, T
  • 雑誌名: Chem. Asian J 巻: 8 ページ: 392-399
  • 査読あり
• [雑誌論文] White Light Emission from a Single Component System : Remarkable Concentration Effects on the Fluorescence of 1,3-Diaroylmethanatoboron Difluoride (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakai, A.; Tanaka, M.; Ohta, E.; Yoshimoto, Y.; Mizuno, K.; Ikeda, H
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett 巻: 53 ページ: 4138-4141
  • 査読あり
• [雑誌論文] DFT Studies of Unique Stereoelectronic Effects of Substituents on Divergent Reaction Pathways of Methylenecyclobutanone Radical Cations (2012)
  • 著者名/発表者名: Kano, Y.; Tanaka, F.; Ohta, E.; Mizuno, K.; Ikeda, H.
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 68 ページ: 5564-5571
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design, Generation, and Characterization of a 1,5-Hexadiene Bearing Two Lophyl Radicals as a Probe of the Stepwise Mechanism for the Cope Rearrangement (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H.; Matsuo, K.; Matsui, Y.; Matsuoka, M.; Mizuno, K
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn 巻: 84 ページ: 537-543
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Probable Hydrogen-Bonded Meisenheimer Complex : An Unusually High SNAr Reactivity of Nitroaniline Derivatives with Hydroxide Ion in Aqueous Media (2011)
  • 著者名/発表者名: Imoto, M.; Matsui, Y.; Takeda, M.; Tamaki, A.; Taniguchi, H.; Mizuno, K.; Ikeda, H
  • 雑誌名: J. Org. Chem 巻: 76 ページ: 6356-6361
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density Functional Theory Study of Silole-fused Tetramethyleneethane Biradicals with Orbital Interactions (2011)
  • 著者名/発表者名: Kano, Y.; Mizuno, K.; Ikeda, H
  • 雑誌名: J. Phys. Org. Chem 巻: 24 ページ: 921-928
  • 査読あり
• [雑誌論文] Twisted Molecular Geometry and Localized Electronic Structure of the Triplet Excited gem-Diphenyltrimethylenemethane Biradical : Substituent Effects on Thermoluminescence and Related Theoretical Calculations (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsui, Y.; Namai, H.; Akimoto, I.; Kan'no, K.-i.;Mizuno, K.; Ikeda, H
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 67 ページ: 7431-7439
  • 査読あり
• [学会発表] 熱ルミネッセンスおよび有機ラジカル EL をもたらす励起ビラジカルの三重項-三重項蛍光 (2014)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-03-29
  • 招待講演
• [学会発表] 有機ホウ素錯体および電荷移動錯体の結晶構造と発光挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 東海コンファレンス 2013 in岐阜-光を利用した物質の構造制御と機能化-
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 2013-12-25
  • 招待講演
• [学会発表] 有機光化学および電子移動化学におけるヘテロ原子の活用～私の有機典型元素化学 事始め～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 第40回有機典型元素化学討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2013-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] Spectroscopic and Exploratory Study of the Radical Cation Possessing One-electron σ Bond (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H
  • 学会等名: The 9th Korea-Japan Symposium on Frontier Photoscience (KJFP-2013)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2013-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] Spectroscopic and Exploratory Study of the Radical Cation Possessing a Oneelectron σ Bond (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H.; Ohta, E.; Kuramoto, Y.; Asada, N.; Mizuno, K.
  • 学会等名: The 11th International Symposium on Organic Reaction 2013 (ISOR-11)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2013-11-21
  • 招待講演
• [学会発表] Spectroscopic and Exploratory Study of the Radical Cation Possessing a One-electron σ Bond (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H
  • 学会等名: Seminar of Physical Organic Chemistry at National Chiao Tung University
  • 発表場所: Hsinchu, Taiwan
  • 年月日: 2013-11-19
  • 招待講演
• [学会発表] 6員環状1,4-ラジカルカチオンにおける理論上最大の軌道相互作用 : 過渡吸収測定と古典的理論研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 大阪大学大学院工学研究科 中野雅由研究室セミナー
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2013-10-04
  • 招待講演
• [学会発表] 熱ルミネッセンスにヒントを得た「有機ラジカルEL」の開発研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 九州大学大学院博士課程教育リーディングプログラム 分子システムデバイスコース 第14回分子システムデバイスセミナー
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2013-07-24
  • 招待講演
• [学会発表] Thermo- and Electroluminescence of Organic π Diradical (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H.
  • 学会等名: The 11th International Symposium on Functional π-Electron Systems (Fπ-11)
  • 発表場所: Arcachon, France
  • 年月日: 2013-06-06
  • 招待講演
• [学会発表] 熱ルミネッセンスにヒントを得た有機ラジカルEL の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 第131回ラドテック研究会講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-04-23
  • 招待講演
• [学会発表] 有機発光三題 -媒体に依存するボロン錯体,電荷移動錯体,そしてビラジカルの発光- (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 繊維学会北陸支部先端技術研究会講演
  • 発表場所: 福井
  • 年月日: 2013-03-06
  • 招待講演
• [学会発表] Spectroscopic and Theoretical Evidence for a Radical Cation with a One-electron σ-Bond Generated by PET Reaction (2012)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H,; Asada, N.; Ohta, E.; Oshima, M.; Mizuno, K.
  • 学会等名: 7th Asian Photochemistry Conference 2012
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2012-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] 光誘起電子移動反応から熱ルミネッセンス,そして有機ラジカル EL への展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 住友化学(株)筑波開発研究所講演会
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2012-10-21
• [学会発表] 高い発光特性をもつレドックス感応性開殻化学種の創製と機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 「感応性化学種が拓く新物質科学」第1回公開シンポジウム
  • 発表場所: 宇治
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Generation of the Ground and Excited State Biradicals by Controlling BET Step in PET Reactions (2012)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H.
  • 学会等名: 光化学討論会2012
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] 有機ラジカルカチオンから生まれる新しい化学現象 ～熱ルミネッセンス,有機ラジカルEL,一電子σ結合を例に～ (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 第44回構造有機化学若手の会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2012-08-03
  • 招待講演
• [学会発表] ねじれた π空間がもたらす革新的「有機ラジカルEL」と 特異な軌道相互作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 「高次π空間の創発と機能開発」第8回公開シンポジウム
  • 発表場所: 加賀
  • 年月日: 2012-07-19
• [学会発表] Spectroscopic and DFT Evidence for a Radical Cation Possessing a One-electron σ-Bond (2012)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H.; Asada, N.; Osahima M.; Mizuno, K
  • 学会等名: XXIV IUPAC Symposium on Photochemistry
  • 発表場所: Coimbra, Portugal
  • 年月日: 2012-07-16
  • 招待講演
• [学会発表] 熱ルミネッセンスと有機ラジカル EL-学生が見つけた大発見- (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 福井大学大学院工学研究科講演会
  • 発表場所: 福井
  • 年月日: 2012-06-27
  • 招待講演
• [学会発表] 熱ルミネッセンスと有機ラジカル EL-学生が見つけてくれた大発見- (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 信州大学教育学部講演会
  • 発表場所: 長野
  • 年月日: 2011-12-20
  • 招待講演
• [学会発表] 発光三題 : 熱ルミネッセンス,有機ラジカル EL,そして有機ボロン錯体の固体発光 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 奈良先端科学技術大学第171回光ナノサイエンス特別講義
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2011-11-25
  • 招待講演
• [学会発表] Spectroscopic Observation of Radical Cations Possessing One-electron σ-Bonds : Photoinduced Electron-Transfer Reactions of Diarylated Cage Compounds (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, H.
  • 学会等名: 10th International Symposium on Organic Reactions (ISOR10)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-11-23
  • 招待講演
• [学会発表] Spectroscopic and DFT Evidence for a Radical Cation Possessing a One-Electron σ-Bond (2011)
  • 著者名/発表者名: *Ikeda, H.; Asada, N.; Oshima, M.; Mizuno, K
  • 学会等名: The 8th Korea-Japan Symposium on Frontier Photoscience (KJFP 2011)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2011-10-30
  • 招待講演
• [学会発表] 有機ボロン錯体の固体発光特性と結晶構造-有機ボロン錯体の固体発光特性と結晶構造- (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 近畿化学協会ヘテロ原子部会平成23年度第2回懇話会
  • 発表場所: 和歌山
  • 年月日: 2011-10-04
  • 招待講演
• [学会発表] 有機光電子移動反応の機構解明と発光化学への展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 学会等名: 2011年光化学討論会
  • 発表場所: 宮崎
  • 年月日: 2011-09-08
• [図書] 光化学の事典 -だれでもわかる光化学の初歩-,光化学協会編 (2014)
  • 著者名/発表者名: 池田浩(分担執筆)
  • 総ページ数: 138-139
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 常識を覆す「有機ラジカル EL」化学と工業 (2014)
  • 著者名/発表者名: 池田浩, 松井康哲
  • 総ページ数: 67, 335-337
  • 出版者: 日本化学会
• [図書] ジアロイルメタナートホウ素二フッ化物で見られる白色フォトルミネッセンス,化学工業 (2014)
  • 著者名/発表者名: 酒井敦史 ,田中未來, 太田英輔, 池田浩
  • 総ページ数: 65, 27-31
  • 出版者: 化学工業社
• [図書] メチレンシクロプロパン誘導体の「励起状態 C-C 結合開裂-発光」の発見,光化学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松井康哲, 木戸大希, 太田英輔, 池田浩
  • 総ページ数: 43, 150-153
  • 出版者: 光化学協会
• [図書] 高次π空間の創発と機能開発, 赤阪 健・大須賀篤弘・福住俊一・神取秀樹監修 (2013)
  • 著者名/発表者名: 狩野佑介 ,太田英輔, 池田浩
  • 総ページ数: 129-134
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 分子光化学の原理,井上晴夫,伊藤攻監訳 (2013)
  • 著者名/発表者名: 水野一彦, 池田浩, 太田英輔, 狩野佑介, 松井康哲, 真嶋哲朗, 藤塚守,(分担翻訳)
  • 総ページ数: 271-325
  • 出版者: 丸善出版
• [図書] 特集号「有機合成がリードする材料の科学と機能」,"有機ラジカルの基礎特性とその機能化-過去の研究例から未来の有機ラジカル EL まで-"有機合成化学協会誌 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松井康哲, 水野一彦, 池田浩
  • 総ページ数: 434-441
  • 出版者: 有機合成化学協会
• [図書] 常識を打ち破る「有機ラジカルEL」 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 総ページ数: 30-35 (198-203)
  • 出版者: 化学工業
• [図書] エキシプレックス発光性有機結晶 : 1,4-ジシアノナフタレン-アレーン連結ダイアドの分子間および分子内エキシプレックスの生成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井本充隆, 竹田元則, 池田浩, 松井康哲, 水野一彦
  • 総ページ数: 48-52 (296-300)
  • 出版者: 化学工業
• [図書] "第1章 ジアリールエテンの極限性能,5.テトラチエニルエテン誘導体のフォトおよびエレクトロクロミック特性",フォトクロミズムの新展開と光メカニカル機能材料,入江正浩・関 隆広監修 (2011)
  • 著者名/発表者名: 川邊晶文, 水野一彦, 池田浩
  • 総ページ数: 38-46
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 熱ルミネッセンスの発見と革新的「有機ラジカル EL」の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田浩
  • 総ページ数: 3, 10
  • 出版者: 科研費ニュース
• [備考]
  • URL: http://www.chem.osakafu-u.ac.jp/ohka/ohka5/index.html
• [備考] 2013年光化学討論会にて優秀学生発表賞(ポスター)を受賞(2013年9月).木戸大希(発表当時,修士課程1年)"分子間エネルギー移動反応により引き起こされるメチレンシクロプロパン誘導体の「励起状態C-C結合開裂-発光」"(受賞)
• [備考] 第24回基礎有機化学討論会にてポスター賞を受賞(2013年9月).木戸大希(発表当時,修士課程1年)."分子間エネルギー移動反応を利用したメチレンシクロプロパン誘導体の発光機構"(受賞)
• [備考] 日本化学会第93春季年会(2013)にて学生講演賞を受賞(2013年4月).松井康哲(発表当時,博士課程3年)."分子子内三重項エネルギー移動反応とダブルレーザー法を利用した励起トリメチレンメタンビラジカルの発生"(受賞)
• [備考] 第5回 GSC(グリーンサスティナブルケミストリー)にてStudent Travel Grant Awardsを受賞(2011年6月).松井康哲(応募当時,博士課程2年)."ラジカルを利用した低炭素型有機EL発光子"(受賞)