Development of Transparent Films with Tunable Full-Color Emission by Proton

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研究代表者は、単一の固体透明媒体において複数の発光波長を外部刺激で制御できるような材料系を開発することを目指し、陽イオン交換膜・プロトン伝導膜として知られるナフィオン（Nafion）とpH依存発光性分子を組み合わせる手法を提案してきた。最近では、pH応答性希土類錯体[Ln2(PBA)6] (Ln = Eu, Tb) を基盤物質として、透明発光フィルム[Eu2(PBA)6]/[Tb2(PBA)6]@Nafionに対してpH（緩衝液）および印加電圧によって発光色を赤～緑に制御することに成功してきた。本研究では、フルカラー発光の制御を目指すにあたって、青色発光の要素としてキニーネを導入することがメインとなる。本年度はキニーネ、Eu, Tb錯体をNafionへ導入した透明フィルムの作成を行い、発光スペクトルのpH依存性について検討を行った。作成直後のフィルムをpH 2-11の範囲で緩衝液に作用させると、酸性領域で非常に強く青色発光するフィルムが得られた。例えばpH 2では、400-450 nm周辺に現れる青色発光ピークの強度は、Tb由来の544 nm (5D4 -> 7F5)やEu由来の614 nm (5D0 -> 7F2)の発光強度より10倍以上高いものであった。その後pHを上昇させると青色発光強度はすみやかに10分の1以下に減少し、希土類の発光強度が相対的に強く観測された。ただし、キニーネは発光量子収率が高く、フィルム内において青色発光の成分が相対的に強くなりやすいため、白色発光を目指すためにはフィルムへの導入量を調節する必要がある。また、フィルムへ電圧印加する際の電極依存性について調査を行い、AlやCuに比べてPt, Pd, Auといった金属を用いると良く色変化が発生する傾向が見えてきた。このメカニズムや理由について考察を進めているところである。