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有機蛍光色素の発光メカニズムを解明 有機太陽電池や光センサーに応用

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有機蛍光色素の発光メカニズムを解明 有機太陽電池や光センサーに応用

理化学研究所と岡山大学の研究グループは、溶液と固体の両方の状態で蛍光を発する有機蛍光色素「アミノベンゾピラノキサンテン系(ABPX)色素」について、複数の分子構造へ瞬時に変化することで、カラフルな蛍光や発色を示す発光メカニズムを解明した。

同グループは、ABPXの詳細な発光メカニズムを解明するため、分子構造と光物性の関連性を実験・理論の両面から詳細に解析。その結果、固体状態のABPXは、塩化物イオンなどの陰イオンとイオンペアを形成することで、紫外線を照射すると赤色から近赤外域に蛍光を発する一方、溶液中では水素イオンの影響により複数の分子構造へ瞬時に変化し、カラフルな蛍光と発色を示すことが分かった。

ABPXは、従来の有機蛍光色素と比べ、アルコールなどの扱いやすい溶媒にも溶けやすく、また、凝集した固体状態でも蛍光・発色する。液体と固体の両状態で利用できるため、加工性に優れ、大面積化も容易。次世代技術として期待される有機太陽電池や有機発光デバイス、光センサーなどへの応用も考えられ、多彩な光と色が利用可能な有力な機能性色素となることが期待されている。

有機蛍光色素は、半導体などを用いる発光性材料と比べ、レアメタルなどの資源的な制約も少なく低価格なことから、工業から医療まで幅広い分野で利用されている。しかし、従来の有機蛍光色素は、溶媒への溶解性が低いため取り扱いが難しいという問題があった。

また、低濃度の溶液中では良好な蛍光を発するが、濃度が高くなるにつれ蛍光強度が弱まり、凝集した固体状態では消えてしまう。これらの課題に対応するため、同グループは2010年に色素分子の凝集によって蛍光が増大する新しいタイプの有機系蛍光性色素としてABPXを開発していた。

【参考】
理化学研究所 - 様々な色を持つ有機蛍光色素「ABPX」の発光メカニズムが明らかに

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