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だまし絵風の形状を持つ有機分子による強い円偏光発光色素材料の開発に成功
〜偏光発光型三次元ディスプレイ材料への応用に期待〜

 北里大学理学部化学科の長谷川真士講師、野島裕騎大学院生(博士後期課程1年)、真崎康博教授と近畿大学理工学部応用化学科の今井喜胤准教授の研究グループは、エッシャーのだまし絵などの要素として知られる不可能図形をモチーフとした発光分子を用いて不斉構造(Chirality)を設計し、強い円偏光発光(Circularly Polarized Luminescence: CPL)を示す発光色素を開発しました。不可能図形は古くから心理学、数学、芸術、建築の領域で題材とされていますが、こうした形状は有機化学的な視点で観察するとキラリティーを持つことがわかります。この点に着目し、二重にねじれた不可能図形のモチーフを発光分子で再現することで、顕著なCPL特性を示す分子の開発に至りました。
 新しく合成したこの分子は鮮やかな青色蛍光発光を示し、通常のキラル化合物では達成できない顕著なCPL特性を示します。実際の発光特性を理論計算と合わせて検証したところ、ねじれた化合物の形状全体に励起状態が非局在化することが強いCPL特性に貢献することを明らかにしました。今回の発見により、未知であったCPLを示す蛍光色素の合理的な分子設計指針が明らかとなり、円偏光有機EL材料に向けた有望な発光分子の開発と、それに続く円偏光を利用した三次元ディスプレイの開発が大きく前進します。
 本研究成果は、2021年2月11日に欧州化学誌「Chemistry - A European Journal」電子版に掲載され、Hot PaperならびにCover Picture(表紙)に採用されました。

研究成果のポイント

  • キラル構造として不可能図形に着目し、だまし絵風のキラル発光分子を合成した。
  • 通常の有機分子では達成できない顕著なCPL特性を発現。その原因を明らかにした。
  • この分子設計を利用して円偏光有機EL材料に向けた材料開発が前進。

論文情報

掲載紙:Chemistry - A European Journal (Hot Paper、Cover Picture(表紙)に採用)
論文名:Small Figure‐eight Luminophores: Double‐Twisted Tethered Cyclic Binaphthyls Boost Circularly Polarized Luminescence
(小さな「8の字」発光体:二重にねじれた環状ビナフチル分子が円偏光発光を増幅させる)
著者名:野島裕騎(北里大学大学院理学研究科博士後期課程1年)、長谷川真士(北里大学理学部講師、責任著者)、原伸行(近畿大学大学院総合理工学研究科博士後期課程3年)、今井喜胤(近畿大学理工学部准教授)、真崎康博(北里大学理学部教授)
DOI:10.1002/chem.202005320 (論文)
10.1002/chem.202100231 (Cover Picture)
10.1002/chem.202100232 (Cover Profile)

問い合わせ先

研究に関すること

北里大学理学部 
講師 長谷川真士(研究総括)
TEL: 042-778-8158
E-mail: masasi.h“AT”kitasato-u.ac.jp

報道に関すること

学校法人北里研究所 
総務部広報課
〒108-8641 東京都港区白金5-9-1
TEL: 03-5791-6422
E-mail:kohoh“AT”kitasato-u.ac.jp
※E-mailは上記アドレス“AT”の部分を@に変えてください。