微小光共振器中への熱活性化遅延蛍光・残光の光閉じ込めによる新規光物性の開拓

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熱活性化遅延蛍光分子は、三重項から一重項への逆項間交差過程を伴うことで、マイクロ秒の長寿命発光を示す。しかしながら、三重項励起状態は酸素との反応性が非常に高いため、大気中では、三重項の寄与が失われ、長寿命発光の成分が非常に弱くなる。また分子内電荷分離をもと設計された熱活性化遅延蛍光分子は極性溶媒中にて発光効率が急激に落ちる。そのような問題がある中、本研究では、時間分解バイオトラッキング粒子の作成を目的とし、長寿命・高効率な発光特性を示すマイクロ球状共振器の作成を行なった。また、近赤外発光体を導入することで、長寿命かつ近赤外に発光するシステムの構築にも試みた。本研究では、ホスト材料、熱活性化遅延蛍光分子、近赤外蛍光体、界面活性剤の4種を混合し球状構造体の作成に試みた。析出法としては、貧溶媒の水と、アセトン溶液の、液-液界面析出法を用いた。結果として非常に形状の整った構造体の作成に成功した。これらの球状構造体は水分散液にて70%に近い良好な蛍光量子収率を示すと共に長寿命発光成分も観測された。ホスト分子が水や酸素との接触を防護しているためと考えられる。またこれらの球状一粒子を選択し、顕微分光装置にてその1粒子の発光スペクトルを観測すると、大気中・水中いずれにおいても、WGMに由来する共振スペクトルが観測された。さらに、励起強度を上げていくと、レーザー発振が観測された。水中においても優れた共振発光および近赤外領域の長寿命発光を示すマイクロ共振器はバイオセンシングや細胞追跡材料として優れた力を発揮することが期待できる。熱活性化遅延蛍光分子を用いて強結合状態の評価を行なった。熱活性化遅延蛍光分子からなるニート膜を成膜し、銀ミラーで挟まれたファブリペロー型共振器構造体を作成した。膜厚を調整することで、強結合を実現した。ラビ分裂エネルギーは0.48eVであり、比較的大きい値であった。