2022 Fiscal Year Research-status Report
Photon Upconversion through Toroidal Interactions
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22K19029
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
森 直 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70311769)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Keywords | アップコンバージョン / エネルギー移動 / トロイダル相互作用 / エキシプレックス / エキシマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低エネルギー光を高エネルギー光に変換するフォトンアップコンバージョンにおいて、三重項三重項対消滅を経る機構が最も実用性の高いものと期待されている。この機構では増感剤からのエネルギー伝達、色素間のエネルギー移動と励起色素２分子の衝突、生成する高励起一重項状態からの発光などの多段階プロセスが関与し、その各プロセスの精密制御が重要である。しかしながら高効率フォトンアップコンバージョンを実現する最適な色素配列の指針はいまだ確立されていない。
本研究では、ドーナツ状にπ系がつながった、いわゆるトロイダル相互作用を示すことが知られているヘキサアリールベンゼン誘導体を基盤骨格とした実証実験により、そのエネルギー移動効率の最適化により、フォトンアップコンバージョンの高効率化に資する新しい分子設計の設計指針を得ることを目的としている。
本年度は、いくつかのヘキサアリールベンゼン誘導体において、側鎖アリール基のプロペラ様の動的な構造が様々な物性にどのような影響を与えるかを検討した。例えば、側鎖アリール基の中心のベンゼンに対するねじれ運動について、外部因子となる溶媒極性や粘度、その形状などにより、その安定角とダイナミズムに応じたオプティカル、並びにキロプティカル特性が変調可能であることが明らかとなった。特に、左右のねじりの方向を制御できるプロペラキラリティーを発現可能であることを明らかとした。このような動的な物性を中心とする一部の成果に関しては、学会発表、論文発表等で公表した。今後は各種分光法によってその挙動の詳細を明らかとするとともに、引き続きアップコンバージョンに資する誘導体の合成へと展開する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究で重要となるヘキサアリールベンゼン誘導体の合成に着手し、順調に進んでいる。目的化合物の一部については物性評価へと進んでおり、これまでには見られないような特異な物性、応答性が見られた。一方で、アップコンバージョンに資すると考えられるヘキサアリールベンゼン誘導体については溶解度の問題から詳細な検討は今後の課題となっている。今後、溶解度の高い誘導体などを検討する必要があると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
フォトンアップコンバージョンに資するヘキサアリールベンゼン誘導体の候補分子として６つのジフェニルアントラセンを骨格に直接導入することを検討したが、段階的にジフェニルアントラセンが導入された複雑な混合物となった。種々の検討の結果、遷移金属を用いる三量化反応を用いた合成法を確立し、質量分析等により目的化合物が主生成物として生じていることを確認したが、難溶性であったため精製が困難という結果となった。今後は溶解度向上のため、末端のベンゼン環等に長鎖アルキル基を導入した誘導体の合成を検討する。
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| Causes of Carryover |
本年度の研究計画が計画通り順調に達成され、試薬等の材料費が多少削減されたこと、また別予算の充足により共通して使用する装置等にかかる費用が節約されたため、当初計画を修正し、次年度以降に使用するより発展的な研究への経費へと振りかえた。具体的には、今後の研究でキラルカラムとクラスター計算機の導入が必要であると判断したが、これらの物品は単価が高額であるため、単価の安い実験消耗品を大学の自己経費にて購入し、本科研費予算は次年度以降交付の予算と合算し、これらの購入経費に充てる予定である。
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