JP4009587B2 - 有機ラジカル配位子を有する希土類錯体を含有する発光材料 - Google Patents
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Description
このような希土類錯体の性質を利用した発光材料に関する研究はこれまでにも盛んに行われており、希土類錯体(ランタノイド(III)錯体)を用いた発光体に関する報告例が数多くある(非特許文献1、非特許文献2等参照)。
しかし、従来の希土類錯体は特に樹脂への相溶性が悪く、高濃度の希土類錯体を樹脂等と組み合わせて使用するのは困難であった。また、非特許文献1及び非特許文献2の希土類錯体も含めて従来の希土類錯体からは、少量の錯体を用いるのみでは、室温において強い発光は得られなかった。
このような配位子を有することにより、上記希土類錯体は、有機ラジカル配位子外において共役系を構成し、振動失活の影響が抑えられ、錯体構造が安定化され、また、有機溶剤への溶解性が向上する。
ここで、ラジカルが安定に存在するとは、ラジカルがすぐには消滅せずに、比較的長期間構造が維持されていることを意味する。
希土類錯体は、媒体に加えて撹拌混合することにより均一に分散させることが可能である。混合の際、媒体には希土類錯体を1mol%以上加える。希土類錯体を1mol%以上加えることにより、所定の波長の励起光を照射することで目視可能な程度の発光が得られるようになる。なお、希土類錯体の混合量はその使用目的により適宜調整する。
媒体として感光性を有する樹脂を用いた場合は、フォトリソグラフィーによりパターン形成を行うことも可能である。
例えば、本発明に係る発光材料を用いたレーザー発振装置は、基板上に載置された、本発明に係る発光材料の薄膜から成るレーザー発振部と、該レーザー発振部に対して励起光を照射する光照射手段等を備えるものとする。具体的には、例えば、基板上に載置した薄膜の両端に反射鏡を設け、光照射手段を用いて励起光を線状に照射することにより、その線状の部分において励起光を発生・増幅させてレーザー発振を行う。或いは、線状の導波路形状に成形した薄膜に光照射手段により励起光を照射して、発振光をその導波路内において増幅させてレーザー発振を行うようにしてもよい。
光照射手段としては、LED、重水素もしくはキセノンもしくはハロゲンランプ、レーザー等を用い、励起手段は各有機ラジカル配位子の吸収波長に応じて適宜選択する。
図5から、IM2py,IM5Me2py,IM4imH,IMIMpyの有機ラジカル配位子を有する錯体のうち、IM4imHを有機ラジカル配位子として有する錯体が、特に優れた発光特性を有することがわかる。
その後、これらのアセトン-d6溶液を凍結脱気し、発光スペクトルの測定を行った(図6、図7)。なお、発光スペクトルは、量子効率を考慮して補正を行っている。
これらのスペクトルでは、有機ラジカル配位子を有する錯体は、有機ラジカル配位子を有さない、原料の希土類錯体と比べて非常に強く発光することが示されている。
0.08gの[Nd(hfac)3]にメタノール-d4を5mL加えて[Nd(hfac-d)3]とした。
出発物質である[Nd(hfac)3(H2O)2]は、リチャードソンらによる方法(「ジャーナル・オブ・インオーガニック・アンド・ニュークリア・ケミストリー(Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry)」、英国、1968年、30巻、p.1275)により合成した。
0.08gの[Nd(hfac)3(H2O)2]を少量のエタノールに溶解し、これにヘプタンを50mL加えた。この溶液に、クロロホルムに溶解した2-(2-ピリジル)-4,4,5,5-テトラメチルイミダゾリン-1-オキシル-3-オキシド(NIT2py)を加え、室温で3日間放置することにより、[Nd(hfac)3(NIT2py)]の針状結晶を得た。
0.08gの[Nd(hfac)3(H2O)2]を少量のエタノールに溶解し、これにヘプタンを50mL加えた。この溶液に、クロロホルムに溶解した2-(2-イミダゾリル)-4,4,5,5-テトラメチルイミダゾリン-1-オキシル-3-オキシド(NIT2imH)を加え、室温で3日間放置することにより、[Nd(hfac)3(NIT2imH)]の針状結晶を得た。
Claims (11)
- 上記有機ラジカル配位子が、ニトロキシド系ラジカル、ブチルアミノキシル系ラジカル、テンポ(TEMPO)系ラジカル、セミキノン系ラジカル、ベルダジル系ラジカル又はこれらのラジカルを二以上組み合わせたもののうちのいずれかを含む有機ラジカル化合物であることを特徴とする請求項1に記載の発光材料。
- 上記有機ラジカル配位子が、有機ラジカル化合物と高分子化合物とが結合した構造を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の発光材料。
- 上記希土類錯体の希土類イオンが、3価のランタノイドイオンであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の発光材料。
- 上記ランタノイドイオンが、Ce3+,Nd3+,Sm3+,Eu3+,Tb3+,Dy3+,Er3+,Yb3+のいずれかであることを特徴とする請求項6に記載の発光材料。
- 上記媒体が、有機溶剤又は樹脂又は無機材料又は有機−無機ハイブリッド材料であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の発光材料。
- 上記有機溶剤が、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、アセトニトリル、エーテル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、トルエン、ベンゼン、ヘキサン又はこれらの二以上を混合したもののいずれかであることを特徴とする請求項8に記載の発光材料。
- 上記樹脂が、ポリイミド、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリスチレン、シロキサンポリマー、これらのハロゲン化物もしくは重水素化物、又はこれらを二以上混合した樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項8に記載の発光材料。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の発光材料から成る成形体と、該成形体の内部又は近傍に設けられた励起光源とを備えることを特徴とする発光装置。
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