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2015 年度 実績報告書

フォトン・アップコンバージョンを示すイオン液体の創出

公募研究

研究領域理論と実験の協奏による柔らかな分子系の機能の科学
研究課題/領域番号 26104529
研究機関九州大学

研究代表者

楊井 伸浩  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90649740)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワードフォトン・アップコンバージョン / 三重項 / 凝集誘起 / スイッチング
研究実績の概要

本研究では「柔らかな分子系」ならではのトリプレット機能を見出すことを目指した。特に本年度は「分子の集合化により“柔らかさをスイッチング”し、トリプレットの挙動を動的に制御できないだろうか?」という発想のもと研究を行った。関連する現象として、分子が凝集することで発光挙動をスイッチングするaggregation-induced emission (AIE) に関して近年多くの報告があるが、ほとんどは励起一重項を対象にしている。一方我々は最近、三重項が関わる現象、特に三重項-三重項消滅 (TTA) を経るフォトン・アップコンバージョン (UC) を分子集合系へと展開している。今回は分子の凝集化によりTTA-UC発光をスイッチングする現象 (aggregation-induced photon upconversion; iPUC) を初めて見出した。
発光分子として、今回のコンセプトを明確に示すため、典型的なAIE分子であるシアノ基修飾オリゴフェニレンビニレンを用いた。三重項増感剤とこの発光分子を溶液中に共存させたが、全くTTA-UC発光は観測されなかった。一方、この溶液をキャストした結晶状態では明確にTTA-UC発光が観測された。
本新学術領域における共同研究において、このiPUC現象のメカニズムを理論計算により明らかにした。溶液中では発光分子のT1状態がC=C結合のねじれを伴い安定化する過程で、S0状態のエネルギー曲線と交差し、速やかに基底状態へと失活する。一方、結晶状態ではこのような大きな結合のねじれが抑制されるため、トリプレット(T1状態)の寿命はTTAを起こすのに十分なほど長くなる。すなわち溶液系から結晶系へと「柔らかさをスイッチング」することで、トリプレットのエネルギーランドスケープを制御し、iPUC現象の発現に繋がった。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] リスボン大学(ポルトガル)

    • 国名
      ポルトガル
    • 外国機関名
      リスボン大学
  • [国際共同研究] ミラノ・ビコッカ大学(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      ミラノ・ビコッカ大学
  • [雑誌論文] Aggregation-Induced Photon Upconversion through Control of the Triplet Energy Landscapes of the Solution and Solid States2015

    • 著者名/発表者名
      Pengfei Duan, Nobuhiro Yanai, Yuki Kurashige, and Nobuo Kimizuka
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 54 ページ: 7544-7549

    • DOI

      10.1002/anie.201501449

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Photon-Upconverting Ionic Liquids: Effective Triplet Energy Migration in Contiguous Ionic Chromophore Arrays2015

    • 著者名/発表者名
      Shota Hisamitsu, Nobuhiro Yanai, and Nobuo Kimizuka
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 54 ページ: 11550-11554

    • DOI

      10.1002/anie.201505168

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 三重項エネルギー・ランドスケープの制御に基づく新機能創出2016

    • 著者名/発表者名
      楊井伸浩
    • 学会等名
      日本化学会 第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24
    • 招待講演
  • [学会発表] Triplet energy migration in self-assembled molecular systems for efficient photon upconversion2015

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
    • 学会等名
      Pacifichem2015
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Triplet energy migration and photon upconversion in Anthracene–modified Ionic Liquids2015

    • 著者名/発表者名
      Shota HISAMITSU, Nobuhiro YANAI and Nobuo KIMIZUKA
    • 学会等名
      九州韓国ジョイントシンポジウム
    • 発表場所
      Busan、Korea
    • 年月日
      2015-11-13
    • 国際学会
  • [学会発表] フォトン・アップコンバージョンを示すソフトマテリアルの開発2015

    • 著者名/発表者名
      楊井伸浩
    • 学会等名
      第二回放射光分析を用いたその場観察研究の最前線
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2015-09-12
    • 招待講演
  • [学会発表] Aggregation-induced photon upconversion (iPUC): switching the triplet-triplet annihilation by molecular aggregative state2015

    • 著者名/発表者名
      Pengfei Duan, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
    • 学会等名
      12th International Symposium on Functional pi-Electron Systems
    • 発表場所
      Seattle, USA
    • 年月日
      2015-07-21
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and Functions of New Anthracene–Based Ionic Liquids2015

    • 著者名/発表者名
      Shota Hisamitsu, N. Yanai, N. Kimizuka
    • 学会等名
      12th International Symposium on Functional pi-Electron Systems
    • 発表場所
      Seattle, USA
    • 年月日
      2015-07-21
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of photon-upconverting ionic liquids2015

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiro Yanai
    • 学会等名
      KAKENHI International Symposium on "Studying the Function of Soft Molecular Systems"
    • 発表場所
      未来館ホール
    • 年月日
      2015-07-11
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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