2020 Fiscal Year Annual Research Report
積層構造を有する発光性希土類配位ナノ粒子の合成と光機能
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18H02041
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
長谷川 靖哉 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80324797)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伏見 公志 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20271645)
中西 貴之 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (30609855)
北川 裕一 北海道大学, 化学反応創成研究拠点, 特任講師 (90740093)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 配位高分子 / 発光 / 希土類 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究推進の基盤として、核となる無機ナノ粒子としてSiO2を選択した。シリカナノ粒子はテトラエトキシシランの分解反応により合成した。得られたシリカナノ粒子の平均粒径はDLS測定により36nmと見積もられた。TEM観察により得られた平均粒径も36nmであり、メタノール中においてシリカナノ粒子は単分散していると考えられる。このシリカナノ粒子の表面にリンカー配位子(TPPO-Si(OEt)3)(TPPO: triphenylphosphine oxide)を通してEu(hfa)3錯体を固定化したSiO2-Eu錯体は平均粒径53nmと見積もられた。TEMのEDS測定では、粒子表面のEu元素の存在が明らかとなり、シリカナノ粒子表面にEu(hfa)3錯体が固定化されていることが明らかになった。
発光スペクトルの電気双極子遷移（J=2）の強度はSiO2-Eu錯体が最も大きく、Eu(III)イオン周りの配位構造が非対称化していることが明らかになった。発光スペクトルと発光寿命測定から放射速度定数を算出し、発光量子効率の計算を行ったところ、SiO2-Eu錯体の発光量子効率は９３％と見積もられた。一方、原料であるEu(hfa)3(H2O)2およびEu(hfa)3(TPPO-Si(OEt)3)2の発光量子効率はそれぞれ２８％および５８％となった。速度解析を行なったところ、SiO2-Eu錯体の高い発光量子効率は大きな放射速度定数と小さな無放射速度定数によって達成されていることがわかった。本研究により、無機ナノ粒子表面への希土類錯体の固定化に関する基盤研究を達成することに成功した。さらに、有機添加剤を用いることにより、シリカナノ粒子表面上へ希土類配位高分子を固定化できる可能性を見出すことができた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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