糖心视频

理工学部化学?生命科学科の長谷川美貴教授、大野礼雄氏（博士後期課程３年）、早内大介氏（博士前期課程修了）らの研究グループは、北里大学理学部化学科分子機能化学研究室の長谷川真士教授、田内大喜助教、高輝度光科学研究センター（JASRI）回折?散乱推進室　河口 彰吾主幹研究員、九州大学先導物質化学研究所の五島健太助教との共同研究により、配位子*?の励起三重項準位*?を分子設計により精密に調整することで、キラルな希土類（ユウロピウム）錯体が示す摩擦発光（トリボルミネッセンス、TL）*?の発現を、狙いどおりに選択的に制御できることを実証しました。
本研究成果は、英国王立化学会（Royal Society of Chemistry）が刊行する国際学術誌Inorganic Chemistry Frontiers誌に受理され2026年9月12日（英国時間）に公開されました。

【论文タイトル】
“Rational Design of Lanthanide Triboluminescence by Ligand Triplet-State Modulation and Anisotropic Crystal Fracture"
【着者】
Reo Ohno, Daisuke Hayauchi, Kota Chikaraishi, Haruki Takiguchi, Hitomi Ohmagari, Shogo Kawaguchi, Kenta Goto, Daiki Tauchi, Masashi Hasegawa, Miki Hasegawa*
【掲載】　Inorganic Chemistry Frontiers（英国王立化学会 発行）
【顿翱滨】　丑迟迟辫蝉://诲辞颈.辞谤驳/10.1039/顿6蚕滨01365础

研究成果のポイント

◆17世纪の発见以来、谁も解明なしえなかった「トリボルミネッセンス（罢尝）」现象(机械的な刺激だけで発光する)の详细な仕组みを解明した。
◆金属イオンに结合して复合体（错体）を形成する分子やイオンの励起叁重项準位を分子设计によって自在にチューニングすることにより、発光色や强度を予测?制御できることを実証した。
◆本研究成果を用いて、电気不要の衝撃センサー、破损を可视化するコーティング材料、暗所での位置表示（例えば、踏むと光る床材やタイル）など、省电力?环境调和型の発光材料として社会実装が期待される。

研究の背景

17世纪、フランシス?ベーコンが暗闇で砂糖の块を割ると光ることを记録して以来、ものを叩く?擦る?割るといった机械的な刺激だけで発光する现象を「トリボルミネッセンス（罢尝）」として他の発光现象と区别されていました。电気を使わずに光るこの现象は、省电力な発光材料や、力が加わったことを光で知らせるセンサーへの応用が期待されていますが、机械的なエネルギーがどのようにして光に変换されるのか、その详细な仕组みは长年明らかにされていませんでした。
発光イオンとして知られる希土类（ランタニド）イオンを含む错体で罢尝が観测される场合、（１）大気中の窒素が放电して光る、（２）希土类イオンが直接励起される、（３）错体を构成する有机配位子がいったん励起され、そのエネルギーが希土类イオンへ受け渡される（アンテナ効果*?）、等の复数の経路が提案されており、これらを実験的に切り分け、材料设计に活かせる指针を导くことが课题となっていました。

研究の概要

研究グループは、希土類イオン（ユウロピウム：Eu??、テルビウム：Tb??、ガドリニウム：Gd??）と、アミノ酸由来のキラルな配位子を組み合わせた新規錯体LnL^valphenを合成しました。昨年発表したTL性錯体（LnLval）が持つビピリジン骨格を、より大きなπ電子系をもつフェナントロリン骨格に置き換えることで、配位子の励起三重項準位（エネルギーの高さ）を約22200 cm??から約19200 cm??へと意図的に引き下げました。
この設計により、三重項準位はEu??イオンの発光準位（17200 cm??）と好適なエネルギー差を保つ一方、Tb??イオンの発光準位（20400 cm??）へはエネルギーを渡せなくなります。実際に、この錯体は光励起下でEu??特有の赤色発光を示す一方、Tb??特有の発光は示さないことを確認しました(図１)。

今后の展开

本研究で确立した「配位子の叁重项準位を设计して罢尝を制御する」という指针は、他の希土类イオンや配位子骨格にも展开可能であり、多彩な発光色を示す罢尝材料の合理设计につながると期待されます。将来的には、电気を使わずに力が加わったことを光で知らせる衝撃センサーや、破损を可视化するコーティング材料、暗所での位置表示（例えば、踏むと光る床材やタイル）など、省电力?环境调和型の発光材料への応用が期待されます。研究グループは今后、结晶破砕にともなう电荷分离の详细な定量评価や、复数の希土类イオンを组み合わせた多色罢尝材料の开発を进めていく予定です。

谢辞

本研究は、日本学術振興会科学研究费助成事业（JP17H06374, JP20H05832）、私立大学研究基盤形成支援事業、マテリアル?デバイス創出拠点ネットワーク、公益財団法人山田科学振興財団、三菱ケミカル株式会社、日本電子株式会社の支援を受けて実施されました。また、粉末X線回折実験は、大型放射光施設SPring-8（高輝度光科学研究センター）にて行われました（課題番号2024B1576, 2023B1668）。