透明発光体を志向した凝集誘起発光性単分子膜の作製

近年、自動車のフロントガラスやパーティションなどの透明表示パネルに用いられる透明蛍光体に関心がもたれている。透明蛍光体の従来の作製方法として、蛍光物質の微粒子化やレアメタルを用いる方法があるが、微粒子化が困難であることや原料が高価であることなどの課題がある。一方で、蛍光分子を用いることで安価かつ軽量性やフレキシブル性を維持した透明発光体が得られると期待されるが、蛍光分子の多くは固体状態になると消光することが知られている。そこで本研究では、凝集状態でも効率的に発光する凝集誘起発光性 (AIE) 分子を用いた単分子膜を構築すること、またその発光波長を制御することを目的とした。単分子膜の形成は、大面積で二次元的周期構造を形成できる気液界面を利用し、AIE分子としてテトラフェニルエチレン (TPE) 骨格を用いた両親媒性分子を用いることとした。これまでに、気液界面に分子を安定に配置するために、親水基をもつTPE誘導体を合成した。この分子を用いて、気液界面において単分子膜を作製したところ蛍光を発する膜が得られることを明らかにした。得られた分子膜をシリコン基板に転写した後、原子間力顕微鏡観察により膜厚を測定すると、単分子膜厚であることが示唆された。またガラス基板に転写後、分光器により発光波長を測定した。一方で、炭素数１２のアルキル鎖を導入したTPE誘導体を合成し単分子膜の作製を試みたところ、水面で安定な分子膜を構築しないことが分かった。アルキル鎖の炭素数が大きく疎水効果が大きかったため、単分子膜を形成するより水面上で分子が凝集したことが原因だと考えられる。膜形成の安定化において、気液界面に配置される分子の分子間力相互作用が鍵となると考え、分子間がより接触できるよう骨格を拡張した分子を設計し、合成に着手している。さたに波長変換として骨格の共役系を拡張した分子の合成も進めている。

近年、自動車のフロントガラスやパーティションなどの透明表示パネルに用いられる透明蛍光体に関心がもたれている。透明蛍光体の従来の作製方法として、蛍光物質の微粒子化やレアメタルを用いる方法があるが、微粒子化が困難であることや原料が高価であることなどの課題がある。一方で、蛍光分子を用いることで安価かつ軽量性やフレキシブル性を維持した透明発光体が得られると期待されるが、蛍光分子の多くは固体状態になると消光することが知られている。そこで本研究では、凝集状態でも効率的に発光する凝集誘起発光性 (AIE) 分子を用いた単分子膜を構築すること、またその発光波長を制御することを目的とした。単分子膜の形成は、大面積で二次元的周期構造を形成できる気液界面を利用し、AIE分子としてテトラフェニルエチレン (TPE) 骨格を用いた両親媒性分子を用いることとした。これまでに、気液界面に分子を安定に配置するために、親水基をもつTPE誘導体を合成した。この分子を用いて、気液界面において単分子膜を作製したところ蛍光を発する膜が得られることを明らかにした。得られた分子膜をシリコン基板に転写した後、原子間力顕微鏡観察により膜厚を測定すると、単分子膜厚であることが示唆された。またガラス基板に転写後、分光器により発光波長を測定した。一方で、炭素数１２のアルキル鎖を導入したTPE誘導体を合成し単分子膜の作製を試みたところ、水面で安定な分子膜を構築しないことが分かった。アルキル鎖の炭素数が大きく疎水効果が大きかったため、単分子膜を形成するより水面上で分子が凝集したことが原因だと考えられる。膜形成の安定化において、気液界面に配置される分子の分子間力相互作用が鍵となると考え、分子間がより接触できるよう骨格を拡張した分子を設計し、合成に着手している。さたに波長変換として骨格の共役系を拡張した分子の合成も進めている。