北大,強い円偏光を示すレアアース分子を開発

北海道大学の研究グループは,強い円偏光発光を示すプロペラ型レアアース分子の開発に成功した(ニューリリース)。

電子産業で使用されている発光体は無機蛍光体が主流だったが,近年では蛍光色素等の発光分子も注目されている。研究グループは,有機分子とレアアースから構成される有機・無機ハイブリッド材料「レアアース分子」の開発を行なっている。

このレアアース分子にキラル分子を導入することで円偏光が右回転(または左回転)に強く偏った発光を創出できることが報告されてきた。しかしながら,その発光強度は非常に弱く,また結晶性が高いためガラスやビニール等の物質に塗布することはでなかった。

研究グループは,レアアース(ユーロピウム)にキラル分子及びプロペラ型分子の導入を検討した。それぞれの分子を有機溶媒に分散させ,その溶液をガラス基板上にキャストすることでレアアース分子の膜を作成した。このプロペラ型分子の導入がこの研究の鍵となっているという。

ガラス基板に形成したレアアース分子膜は高い透明性を示し,プロペラ型の分子フレキシブル構造がレアアースの透明な高密度集積を可能にすることが明らかになった。また,この透明膜は紫外線を照射すると高い円偏光回転強度の発光を示すことがわかった。その発光効率は従来の高い回転強度を示すレアアース分子と比べて10倍以上高い値となった。

今回発表のプロペラ型レアアース分子は高い円偏光回転強度(発光性タンパク質の約1,000倍)と発光強度(従来キラルレアアースの10倍以上)を同時に達成した。このプロペラ型の分子フレキシブル構造は透明な高密度集積を可能にし,次世代ディスプレーやセキュリティインクだけでなく,円偏光情報を駆使する光情報通信に展開が可能となるという。

研究グループは,計算科学・情報科学とのコラボレーション研究により,キラルレアアース分子の機能をさらに高めていくとともに,産学間の連携を強めることで材料応用への実現を目指すとしている。

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