【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.01】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24UE0291
利用課題名 / Title
ナノ高輝度りん光体の研究
利用した実施機関 / Support Institute
電気通信大学 / UEC
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
ナノ粒子/ Nanoparticles,ナノ多孔体/ Nanoporuous material,スピン制御/ Spin control,フォトニクス/ Photonics
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
平田 修造
所属名 / Affiliation
電気通信大学 大学院情報理工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
北田 昇雄,三崎 亜衣
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UE-003：溶液NMR装置
UE-005：HPC型単結晶X線回折装置
UE-013：ESI-TOF型質量分析計
UE-019：MALDI-スパイラルTOF 質量分析装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
長波長領域で高輝度のアフターグローを可能とするπ共役系分子を用いたナノ粒子の開発を行っている。このような素材は生体環境での特異的な物質の定量能の精度を飛躍的に向上させる素材となることが期待されている。この研究では、新規に合成する赤色以上の波長域で高輝度長寿命のりん光を示す新規π共役分子の構造を同定するとともに、ナノ粒子において共役分子を分散させるホスト材料の結晶構造解析が必要となる。
実験 / Experimental
計算科学を活用して赤色以上の波長域で高輝度長寿命のりん光を示す新規π共役分子を設計し合成を実施した。合成した化合物の構造を核磁気共鳴法および高分解能質量分析装置で同定した。合成した新規π共役分子を分散させるホスト分子の結晶構造を単結晶X線構造解析装置を用いて決定した。
結果と考察 / Results and Discussion
新規π共役分子として分子1を合成し、核磁気共鳴法および高分解能質量分析装置で構造を同定した。分子1を適切なホストに分散した固体からは、28.8%の量子収率と1.47秒の寿命を持つ赤色りん光が得られた。さらに新規π共役分子として分子2を合成し、核磁気共鳴法および高分解能質量分析装置で構造を同定した。分子2を適切なホストに分散した固体からは、26.3%の量子収率と0.43秒の寿命を持つ赤色りん光が得られた。これら分子を結晶ホストに分散したナノ粒子からは、酸素濃度に応じてりん光寿命が変化する挙動が見いだされた。単結晶X線構造解析から、ホストの分子結晶における分子間の空間があいているほど、酸素濃度の変化に応じたりん光寿命の変化が大きいことが確認された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
-
Sakuya Ueda, Deciphering carbon–sulfur rotational distribution in a crystalline host for enhanced red persistent organic phosphorescence, Journal of Materials Chemistry C, 13, 2654-2660(2025).
DOI: 10.1039/d4tc04829f
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Shuzo Hirata, "High-Resolution Afterglow Modulation Using Efficient Persistent Room-Temperature Phosphorescence Materials" OPTICS & PHOTONICS International Congress 2024, 令和6年4月26日
- Kikuya Hayashi, Shuzo Hirata "Photoinduced Triplet Depletion Allowing Higher-Resolution Afterglow" SPIE Photonics Europe 2024, 令和6年4月9日
- Shuzo Hirata, "Challenge to improve the brightness of persistent room temperature phosphorescence for high-resolution autofluorescence-free imaging" SPIE Photonics Europe 2024, 令和6年4月9日
- Shuzo Hirata "Molecular Vibrations and Distortions Facilitating Persistent Room-Temperature Phosphorescence" 29TH PhotoIUPAC Symposium on Photochemistry, 2024年7月14日
- Shuzo Hirata "Predicted Organic Phosphorescence Performance Considering Molecular Vibrations", 12th Singapore International Chemistry Conference (SICC12), 2024年12月11日
- Sakuya UEDA, Bahadur SK, Shuzo HIRATA “Enhanced red persistent room-temperature phosphorescence using a phenylthio substituent” 2024光化学討論会, 2024年9月5日
- Riku SHIMURA, Kikuya HAYASHI, Shuzo HIRATA “High-resolution oxygen sensing using persistent room-temperature phosphorescence from individual nanoparticles” 2024年光化学討論会, 2024年9月3日
- Bahadur SK, Shuzo HIRATA “Synchronized Twosome in Benzoyl Linked N-Fused Ring for Highly Efficient Yellow Afterglow” 2024年光化学討論会, 2024年9月4日
- Kikuya HAYASHI, Rajashekhar MULIMANI KASHIPATI, Rana TSURU, Sakuya UEDA, Shuzo HIRATA “Efficient red persistent room temperature phosphorescence from a selenium substituted aromatic carbon” 2024年光化学討論会, 2024年9月4日
- 都留羅那, 上田朔也, 平田修造 “りん光解析によるホスト誘起のπ分子の位置選択的な振動抑制効果の発見” Host-induced site-selective vibrational suppression of a π-molecule revealed by extensive phosphorescence analysis” 日本化学会第105春季年会, 2025年3月29日
- 上田朔也, 藤田和樹, Sk Bahadur, 平田修造 “結晶ホスト中における赤色りん光分子の炭素-硫黄結合の回転分布” 日本化学会第105春季年会, 2025年3月26日
- 志村理玖, 林希久也, 平田修造 “固体結晶の微粒子化による長寿命りん光ディケイの酸素応答能の向上” 日本化学会第105春季年会, 2025年3月29日
- 宮下凌羽, Rajashekhar Mulimani, 平田修造 “長波長有機りん光を増強させるスルースペース相互作用の役割” 日本化学会第105春季年会, 2025年3月29日
- Rajashekhar Kashipati MULIMANI, Shuzo HIRATA “Role of multiple sulfur bridged substitutions for facilitating red persistent room-temperature phosphorescence”, 2024年光化学討論会, 2024年9月4日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件