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2023 年度 実施状況報告書

低しきい値有機固体レーザーを指向した剛直平面有機分子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23KK0099
研究機関神奈川大学

研究代表者

辻 勇人  神奈川大学, 理学部, 教授 (20346050)

研究分担者 山岸 洋  筑波大学, 数理物質系, 助教 (40824678)
橋本 征奈  神奈川大学, 化学生命学部, 助教 (30824932)
研究期間 (年度) 2023-09-08 – 2027-03-31
キーワード有機レーザー / 発光性有機分子 / 自己組織化 / 分子集合体
研究実績の概要

初年度である2023年度後期の半年間の研究期間では、日本側の各グループにおける物質および技術開発ならびにグループ間での連携の方向性についての確認を行った。
研究代表者の辻グループでは、発光性有機分子の創製と集合体形成技術について検討した。新たなσ-π共役系分子を創製し、Diaz-Garcia教授グループとの共同研究によって、有機レーザーの性能向上を達成した。また、円偏光レーザーへの応用を目指して、発光量子収率95%以上の高発光特性と10の-3乗台の非対称係数(g値)をもつ円偏光発光(CPL)ポリマーの開発にも成功した。集合体形成に関しては、水とテトラヒドロフラン(THF)混合溶液中における発光分子の凝集体について、中性子小角散乱、広角X線散乱、動的光散乱等を用いた構造解析を行った。その結果、水-THF混合比を様々に変化させた際の発光分子の凝集構造の解明および混合比変化がもたらす構造変化のメカニズムについて明確化した。さらに、凝集構造と光物性との相関についても明らかにした。
研究分担者の山岸グループでは、有機材料を自己組織化的に凝集させ微小光共振器を構築する技術の開発を推し進めた。すでに素子化技術を開発しているπ共役系高分子に加えて、ポリ乳酸やケラチンといった生体適合性高分子、生体高分子を素子化する技術の開発で一定度の成果が得られている。また、円偏光発光の角度異方性をより向上させる技術の開発に成功している。
研究分担者の橋本グループでは、辻グループで開発した超高効率発光分子の液相中での励起状態における電子状態の動的過程計測を行った。その結果、励起状態での構造変化が、約50フェムト秒で進行すること、発光準位の寿命が2nsであることが示された。現在、励起直後の分子構造変化を解明するために、励起状態における分子振動状態の動的過程解析を行っている。

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

各グループにて研究遂行上重要な新物質および新技術の開発が進んでいる点が主な理由として挙げられる。海外共同研究者との共同研究成果についても論文を執筆中であり、国内の研究グループ間での連携も開始している点も鑑みて、半年間の研究期間で順調に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

日本側研究グループとして今後は、理論に基づく合理的設計をもとに光励起型レーザーの低光エネルギー駆動に必要な分子および集合体構造の構築を目指す。高効率発光材料創製のために、剛直平面π共役炭化水素分子だけでなく、ヘテロ元素を含む分子やポリマー等も検討対象とし、構造-機能相関に関する原理の検証を通じて構造の最適化を図る。また、自己組織化技術の高度化も図り、高度な光機能を持つ有機分子の素子化に挑戦する。特に、優れたモル吸光係数・発光量子収率を持つ有機分子を高精度に素子化する技術の開発に注力することで、より低いエネルギーで駆動する光励起型レーザーを実現する道筋とする。橋本グループでは装置を改良し、固相中での動的過程計測を行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

辻グループにて研究補助業務で雇用予定であった研究者が自宅で怪我をしたために就業できなくなった。
橋本グループでは、2024年1月頃購入予定であった電動ステージが、元旦の地震の影響で工場が停止しており、年度内に購入できなくなった。

備考

山岸洋、筑波大学 Best Faculty Member 2023(2024年2月16日)
Suharman(山岸G)・Kentaro Maejima(山岸G)、Best Student Presentation Award、SACSEM 9th(Bandung,Indonesia,2023年11月20-21日)

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (3件)

  • [国際共同研究] アリカンテ大学/マラガ大学(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      アリカンテ大学/マラガ大学
  • [雑誌論文] Circularly Polarized Luminescence and High Photoluminescence Quantum Yields from Rigid 5,10-Dihydroindeno[2,1-a]indene and 2,2’-Dialkoxy-1,1’-binaphthyl Conjugates and Copolymers2024

    • 著者名/発表者名
      K. Iwata, M. Tsurui, K. Itaya, N. Hamaguchi, Y. Egawa, Y. Kitagawa, Y. Hasegawa, H. Tsuji
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 14 ページ: 7251-7257

    • DOI

      10.1039/D4RA00380B

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Keratin Microspheres as Promising Tool for Targeting Follicular Growth2024

    • 著者名/発表者名
      M. Bejaoui, W. Y. Heah, A. K. O. Mizushima, M. Nakajima, H. Yamagishi, Y. Yamamoto, H. Isoda
    • 雑誌名

      ACS Appl. Bio Mater.

      巻: 7 ページ: 1513-1525

    • DOI

      10.1021/acsabm.3c00956

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Water Fraction Dependence of the Aggregation Behavior of Hydrophobic Fluorescent Solutes in Water-Tetrahydrofuran2023

    • 著者名/発表者名
      H. Tsuji, M. Nakahata, M. Hishida, H. Seto, R. Motokawa, T. Inoue, Y. Egawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. Lett.

      巻: 14 ページ: 11235-11241

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.3c02882

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Poly(lactic acid) stereocomplex microspheres as thermally tolerant optical resonators2023

    • 著者名/発表者名
      Suharman, W. Y. Heah, H. Yamagishi, Y. Yamamoto
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 15 ページ: 19062-19068

    • DOI

      10.1039/D3NR05318K

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 5フェムト秒パルス光で拓く有機化学2023

    • 著者名/発表者名
      岩倉いずみ,橋本征奈, 籔下篤史
    • 雑誌名

      光化学

      巻: 54 ページ: 60-67

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 水圏機能材料創製のための機能分子の精密合成2023

    • 著者名/発表者名
      辻 勇人
    • 学会等名
      第13回CSJ化学フェスタ
  • [学会発表] Effect of Hyperconjugation on the Electronic Structure of Rigid Planar Phenylenevinylenes2023

    • 著者名/発表者名
      Hayato Tsuji, Keisuke Iwata
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry (ICPAC) 2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 炭素架橋フェニレンビニレンの架橋炭素上の置換基効果による光物性への影響2023

    • 著者名/発表者名
      岩田啓佑、辻勇人
    • 学会等名
      第13回CSJ化学フェスタ2023
  • [学会発表] シリル置換基を有する炭素架橋オリゴフェニレンビニレン(COPV)誘導体の合成と物性2023

    • 著者名/発表者名
      服部結子、佐々木海渡、布引秀和、秋元秀太、辻 勇人
    • 学会等名
      第13回CSJ化学フェスタ2023
  • [学会発表] Poly(lactic acid) Stereocomplex Microspheres as Thermally Tolerant Optical Resonators2023

    • 著者名/発表者名
      Suharman, Heah Wey Yih, Hiroshi Yamagishi, Yohei Yamamoto
    • 学会等名
      SACSEM 9th(Bandung, Indonesia)
    • 国際学会
  • [学会発表] Photo-responsive ultrafast water vapor release from porous molecular crystal for space humidification and actuation of plain film2023

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Maejima, Hiroshi Yamagishi, Ken Albrecht, Youhei Takeda, Yohei Yamamoto
    • 学会等名
      SACSEM 9th(Bandung, Indonesia)
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-assembly microsphere WGM sensor based on hyaluronic acid2023

    • 著者名/発表者名
      Hsin Yen Liao, Yohei Yamamoto, Hiroshi Yamagishi, Heah Wey Yih
    • 学会等名
      SACSEM 9th(Bandung, Indonesia)
    • 国際学会
  • [備考] 神奈川大学理学部化学コース 辻研究室

    • URL

      https://www.sci.kanagawa-u.ac.jp/chem/tsuji/index.html

  • [産業財産権] シクロペンタ-縮環多環芳香族炭化水素化合物の製造方法2024

    • 発明者名
      辻勇人
    • 権利者名
      神奈川大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2024-016836
  • [産業財産権] 化合物及びそれを含んでなる発光材料2024

    • 発明者名
      辻勇人、川本達也、井上哲、牧浦理恵
    • 権利者名
      神奈川大学、公立大学法人大阪
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2024-028456
  • [産業財産権] 化合物、それを含んでなる光触媒、及び水素の製造方法2024

    • 発明者名
      辻勇人、川本達也、井上哲
    • 権利者名
      神奈川大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-173644

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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