銀を加えるだけで18倍の光を再放出する驚異の研究結果

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光を吸収して18倍光を再放出する触媒

東京工業大学の今岡教授率いる研究チームが、銀をドープしたチオレート白金ナノメタル錯体が、元の白金錯体の18倍のフォトルミネッセンスを示す事発見しました。

フォトルミネッセンスとは、光を吸収してその後光を再放出する事ですが、18倍の光の放出が銀を加えるだけで可能になってしまう驚異の研究結果です。

Scientists at Tokyo Institute of Technology have discovered that a silver-doped platinum thiolate nanometal complex shows 18-fold greater photoluminescence than the original platinum complex. In their recent paper, they provide insights into the causes of this, crowning a new approach to creating efficient non-toxic and biocompatible compounds for bioimaging.
参照元：https://www.titech.ac.jp/english/news/2020/048494.html
– 東京工業大学 Tokyo Institute of Technology. December 21, 2020 –

東京工業大学の科学者たちは、銀をドープしたチオレート白金ナノメタル錯体が、元の白金錯体の18倍のフォトルミネッセンスを示すことを発見しました。

彼らの最近の論文では、彼らはこれの原因への洞察を提供し、バイオイメージングのための効率的な非毒性で生体適合性のある化合物を作成するための新しいアプローチを称賛しています。

私たちのほとんどは、夜のホタルや海のプランクトン、さらにはフェアでのグロースティックなど、何らかの形で発光に遭遇しました。

発光はそれ自体が素晴らしい現象ですが、顕微鏡下で光に敏感な生体サンプルを暗闇で光らせる能力など、より具体的な理由から科学者にとってより魅力的です。

最近、金属ナノクラスター（数ナノメートルのサイズ範囲の非常に小さな粒子）は、さまざまな臓器への透過性の便利なサイズ、非毒性を考えると、バイオイメージング用の有望なフォトルミネッセンス材料として生化学者から既存の有機色素や半導体ナノ粒子とは対照的に、それらの生体適合性はかなりの注目を集めています。

ただし、それらの普及を妨げる根本的な問題があります。

フォトルミネッセンスは非常に低く、寿命が短いということです。

日本の東京工業大学（東京工業大学）の科学者チームは、これらの粒子のフォトルミネッセンス挙動の根底にあるメカニズムがまだ十分に理解されていないためである可能性があると考えています。

Angewandte Chemieに掲載された最新の論文で、今岡隆根教授が率いるチームは、白金チオレート錯体に銀をドープするとフォトルミネッセンスが18倍になるという事実の発見を報告しています。

彼らはまた、銀をドープした白金チオレート錯体の原子にたどり着くことによって、その理由を掘り下げます。

構造のX線結晶学的観察は、銀イオンがティアラ形の白金錯体環の中心にあることを示しました。

さらに観察すると、この構造が結晶形である場合、または有機溶媒中の溶液が77 Kまたは-196.15°Cに過冷却されている場合、UV照射下でのフォトルミネッセンスが高いことが明らかになりました。

今岡教授は、これらの観測が提起した疑問を話します。

「これらのフォトルミネッセンスが増加する理由の1つは、これらの条件下でリング部分の構成要素の熱移動が抑制されることです。この増加と関係があるのですか？」

調べるために、チームは密度汎関数理論計算を実施しました。

これらの計算により、分子軌道のエネルギー状態と幾何学、つまり構造内の電子の移動範囲に基づいて、錯体の構造がわかりました。

彼らは、UV照射などでエネルギーを与えると、構造が銀イオンによって安定に保たれ、良好なフォトルミネッセンスが得られることを発見しました。

今岡教授は説明します。

「これは、励起時に大きく歪むリング構造だけとは異なります。これは、銀イオンのサイズとチオレート白金環の空洞がよく一致していて、軌道がうまく整列しているためである可能性があります。歪みがあると、エネルギー的に不利な反発が発生します。銀イオンは、ティアラのような複合体の高度に秩序化された構造を維持するためのテンプレートとして機能します。」

科学者たちはまた、有望な結果をもたらした光物理学的研究を実施しました。

銀をドープした構造は、ドープしていない構造よりもはるかに少ない非放射性崩壊を受けました。

これらの発見は、棒状の銀イオンをドープした金錯体に関する別の研究の発見と裏付けられています。

今岡教授は話します。

「この研究と以前のそのような研究との間に識別可能な相関関係がある場合、これらの構造内の低エネルギーの非占有分子軌道を安定化する銀イオンの能力は、フォトルミネッセンス金属ナノクラスターを設計するための新しい鍵となる可能性があります。フロンティア分子軌道の詳細各クラスターに固有のものは、金属クラスターの理想的な構造を予測するのに役立つ可能性があり、おそらく、将来の斬新で効率的なクラスターの開発への道に光を当てるでしょう。」

結局のところ、違いを生むのに必要なのは1つの原子だけだとしたら、誰がそうしないでしょうか。

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