【大阪工業大学】らせんの光を“足し算”で賢く
学校法人常翔学園
アキラル分子から円偏光アップコンバージョンを実現
大阪工業大学（学長：井上晋）応用化学科の平井智康准教授、化学・環境・生命工学専攻博士前期課程2年の森居駿介大学院生、台湾の国立陽明交通大学（学長：林奇宏）の李明家准教授、鹿児島大学（学長：井戸章雄）の金子芳郎教授、東京科学大学（学長：田中雄二郎）の早川晃鏡教授らの研究グループは、キラルシリカ（らせん状のナノサイズガラス材料）に分子を閉じ込めることで、円偏光（振動方向が回転しながら進む光）を容易に発生させることに成功しました。更に、「アップコンバージョン」（複数の弱い光エネルギーを“足し算”して、より高いエネルギーの光へ変換すること）と組み合わせることで、情報量の多い“賢い光”の実現にも成功しました。これにより、次世代ディスプレイや光情報通信などへの応用が期待されます。
【本件のポイント】
● アキラル分子から、円偏光アップコンバージョン発光（UC-CPL）を実現
● ナノ空間でありながら、エネルギーの移動効率がバルクと同程度で得られた
● 複雑な分子合成でなく、「分子の並び方」と「空間設計」による新しい光機能材料設計の提案
[画像:
https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/140284/263/140284-263-0e00db6613685f4a97b21d53b2ad5f55-357x259.jpg?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
緑色光を照射した際に観測された青色UC-CPL発光（白丸）
光には、右回り・左回りのようにらせん状に振動しながら進む性質を持つものがあり、このような光を放出する現象は「円偏光発光（Circularly Polarized Luminescence：CPL）」と呼ばれています。CPLは、3Dディスプレイや光情報通信、セキュリティ材料などへの応用が期待されている重要な光機能です。
一方、「アップコンバージョン（Upconversion：UC）」は、エネルギーの低い光を、よりエネルギーの高い光へ変換する技術です。例えば、緑色光を照射して青色光を得ることができ、太陽光利用や次世代光エネルギー変換材料として注目されています。近年では、UCとCPLを組み合わせた「UC-CPL」が注目されています。しかし従来は、複雑なキラル分子を合成する必要があることに加え、固体材料中ではエネルギー移動効率が低下しやすいという課題がありました。
そこで研究グループは、独自に開発してきた、らせん構造を有するキラルシリカに着目しました。このキラルシリカは、紫外～可視光領域で高い透明性を持ち、粉体として扱える特徴があります。また、内部にはらせん状のナノ空間を有しており、分子を特定方向に配列させることができます。
キラルシリカ内部に、光を吸収する分子（光増感剤）と発光分子を閉じ込めることで、らせん状ナノ空間に沿った効率的なエネルギー移動を実現しました。その結果、本来はキラルを持たないアキラル分子やラセミ化合物であっても、円偏光を伴うアップコンバージョン発光（UC-CPL）を観測することに成功しました。更に、限られたナノ空間内でありながら広い空間にある時と同程度の高いエネルギー移動効率が維持されることも明らかにしました。
本成果は「キラルな分子を作る」のではなく、「分子をキラルな空間に並べる」ことで新しい光機能を引き出せることを示したものです。今後、次世代ディスプレイや光情報通信、セキュリティーインク、エネルギー効率型光材料などへの応用が期待されます。
実験動画（URL：
https://youtube.com/shorts/Zy8VdKnYCHo）
分子を入れたキラルシリカに緑色光を当てると、アップコンバージョンが生じていることを示す青色光が発生します。その後、緑色光をカットするフィルター越しの観察では、青色光をより鮮明に確認できます。
用語説明：
※1キラル
右手と左手の関係のように、鏡に映った像を重ね合わすことができない性質をもつ分子のこと。
※2アキラル
キラルとは逆に、鏡に映った像を重ね合わすことができる分子のこと。
※3ラセミ化合物
キラル分子が右型と左型、半分ずつ混ざった状態のこと。光学的には何も起きない。
※4バルク
ナノ空間に閉じ込めていない状態。
論文情報
論文名 Triplet-Triplet Annihilation Upconversion Circularly Polarized Luminescence That Originates From Achiral and Racemic Luminophores Encapsulated in Chiral Silica
（日本語訳：キラルシリカ中に内包されたアキラルおよびラセミ発光分子に由来するトリプレット-トリプレット消滅アップコンバージョン円偏光発光）
著者 Shunsuke Morii, Himawari Kunitake, Yasumasa Miyoshi, Shinichi Kusaka, Towa Shinoda, Kai Terami, Yu-Hsuan Chan, Yi-Ting Lin, Hao-Cheng Yu, Syuji Fujii, Yoshinobu Nakamura, Yoshiro Kaneko, Teruaki Hayakawa, Tatsuo Nakagawa, Hiroaki Hanada, Ming-Chia Li, Tomoyasu Hirai*（*責任著者）
雑誌名 Angewandte Chemie International Edition
ＤＯＩ 10.1002/anie.4704601
公表日 2026年5月26日（オンライン公開）
プレスリリース提供：PR TIMES
記事提供：PRTimes
