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LIGHT-EMITTING MATERIAL FOR SENSING ORGANIC MATTER

Patent code P160013169
File No. S2014-1301-N0
Posted date Aug 4, 2016
Application number P2014-192990
Publication number P2016-065113A
Patent number P6274059
Date of filing Sep 22, 2014
Date of publication of application Apr 28, 2016
Date of registration Jan 19, 2018
Inventor
  • (In Japanese)川俣 純
  • (In Japanese)鈴木 康孝
  • (In Japanese)富永 亮
  • (In Japanese)持田 修平
  • (In Japanese)笠谷 和男
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人山口大学
Title LIGHT-EMITTING MATERIAL FOR SENSING ORGANIC MATTER
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting material for sensing organic matter, with which change of a fluorescent color is clearly recognized by visual inspection.
SOLUTION: In a light-emitting material for sensing organic matter comprising fine particles of a clay compound and a fluorescent compound which is an organic compound and is intercalated between layers of the fine particles of the clay compound, the fluorescent compound forms an excimer, an exciplex, in response to external stimulation by addition of an organic solvent, and changes the fluorescent color so that the fluorescence wavelength shifts by several tens of nanometers or more, and the change of the fluorescent color can be clearly recognized by visual inspection and can be discriminated by photographing using a photographing means.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

溶剤の内、水に溶けない物質を溶かす性質を持つ有機化合物は有機溶媒(又は有機溶剤)と呼ばれる。例えば、有機溶媒として、エタノール、ベンゼン、アセトン、ヘキサン等の有機物を例示することができる。有機溶媒は、環境に悪影響を与える物質として知られている。しかし、化学工業において、有機溶媒は切っても切れない存在である。従って、化学工業、特に製造業、その廃棄物処理において、有機溶媒を適切に処理し、環境への影響を低減させることが重要である。

有機溶媒の分子をセンシングする材料は、非常にたくさんの種類があるが、その中でも、粘土鉱物と有機分子からなるハイブリッドセンシング材料は、地球上にありふれた物質から構築できることから、地球環境に優しい材料の一つであると考えられる。例えば、粘土化合物と有機物からなるハイブリッド材料は、圧力等のセンシングに利用されている(例えば、特許文献1、非特許文献1)。

特許文献1は、粘土鉱物の微粒子の層の間に、蛍光化合物とバインダーを充填した圧力感知材料の発明である。この圧力感知材料は、圧力センシング時に、非常に大きな蛍光色の変化が生じるため、より容易にセンシングが可能である。また、これまでの粘土化合物と有機物からなるハイブリッドセンシング材料は、既存のレーザー色素と粘土鉱物を組み合わせたものに限られており、色調の変化に乏しいものがほとんどである(例えば、非特許文献1)。

また、色調の変化が大きいセンシング材料は、中に含まれる化合物に結合の解離が伴うプロセスで分子自身の形が変化するものであった。そのため、これまでの色調の変化が大きなセンシング材料は、耐久性に問題があった(例えば、非特許文献2~4)。このようなハイブリッド材料の中の有機化合物は、溶液の中に存在するより、高密度な状態をとることができる。そのため、粘土化合物の層間に取り込まれた有機化合物はエキシマーを形成することも知られている(例えば、非特許文献5を参照。)。

エキシマーは、励起分子と基底分子の作る分子化合物(励起錯体とも言う。)である。励起状態の分子は、蛍光を放ってそれぞれの基底分子を再生する。又は、励起状態の分子は化学反応により基底状態になる。エキシマーが発光する波長帯域は、モノマーが発光する波長帯域よりも長波長側に観測され、エキシマーとモノマーとで蛍光極大波長(蛍光ピーク波長)が100nm以上シフトすることもある。この現象をセンシングに利用することが知られている。

例えば,キヌレン酸は、溶液中では通常モノマーとしての発光を示すが、カドミウムイオンが存在するとカドミウムイオンの周りに集積しエキシマー発光を生じ、カドミウムイオンをセンシングすることができる(非特許文献6)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、有機溶媒をセンシングするためのセンシング用発光材料に関する。詳しくは、有機物を含有する溶媒をセンシングした蛍光色の変化を目視できるセンシング用発光材料に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
有機物をセンシングするための材料である有機物センシング用発光材料において、
スメクタイト系粘土鉱物に由来する化合物の微粒子の層からなる層状化合物と、
複数の前記層の間に挟まれたもので、カチオン数が一つ又は二つの1種類以上の有機化合物からなる細長い棒状の蛍光化合物とからなり、
前記有機化合物は、化学式1で表されるMono-Bz、化学式2で表されるDiBz、化学式3で表されるNP、及び、化学式4で表されるACからなる群から選択される1以上の有機化合物であり、
有機溶媒の添加による外部刺激に応答して、前記蛍光化合物はエキシマーを形成し励起複合体とし、前記蛍光化合物の蛍光色を変化させる
ことを特徴とする有機物センシング用発光材料。
【化1】
 
(省略)
【化2】
 
(省略)
【化3】
 
(省略)
【化4】
 
(省略)

【請求項2】
 
請求項1において、
前記有機溶媒を除去して前記外部刺激を取り除くことで、前記蛍光化合物はモノマー由来の蛍光を発する
ことを特徴とする有機物センシング用発光材料。

【請求項3】
 
請求項1又は2において、
前記スメクタイト系粘土鉱物は、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スティーブンサイト、モンモリロナイト及びバイデライトの群から選択される1以上の鉱物である
ことを特徴とする有機物センシング用発光材料。

【請求項4】
 
請求項1又は2において、
前記有機溶媒は、DMSO,DMF,アセトン、及び、アセトニトリルからなる群から選択される1以上の有機化合物を含有する溶媒である
ことを特徴とする有機物センシング用発光材料。

【請求項5】
 
請求項1又は2において、
前記蛍光化合物の粒子の大きさは、前記粘土鉱物の粒子の大きさより小さい
ことを特徴とする有機物センシング用発光材料。

【請求項6】
 
請求項5において、
前記蛍光化合物の粒子の大きさは、0.5nm以上である
ことを特徴とする有機物センシング用発光材料。

【請求項7】
 
請求項5において、
前記粘土化合物の粒子の大きさは、長軸方向で20nm以上100nm以下である
ことを特徴とする有機物センシング用発光材料。

【請求項8】
 
請求項1又は2において、
前記有機物センシング用発光材料は、前記有機化合物を分散させた高分子バインダーを更に有し、前記高分子バインダーは前記複数の前記層の間に挟まれたものである
ことを特徴とする有機物センシング用発光材料。

【請求項9】
 
請求項8において、
前記ポリマーバインダは、ポリアクリル酸ナトリウムが含まれた系である
ことを特徴とする有機物センシング用発光材料。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2014192990thum.jpg
State of application right Registered


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