効果的な分子発光温度計のためのEu(III)配位高分子における長距離LMCT結合

Long-range LMCT coupling in Eu(III) coordination polymers for an effective molecular luminescent thermometer.

• Yuichi Kitagawa
• Marina Kumagai
• Pedro Paulo Ferreira da Rosa
• Koji Fushimi
• Yasuchika Hasegawa

抄録

ランタノイド配位高分子の長距離電子結合を利用した効果的な分子発光温度計の設計を提案した。この配位高分子は、ランタノイドイオンEu(III)とGd(III)、3つのアニオン性配位子(ヘキサフルオロアセチルアセトナート)、およびクリセン系ホスフィンオキシド架橋体(6,12-ビス(ジフェニルホスホリル)クリセン)から構成される。単一ポリマー鎖のジグザグ配向は、CH-F分子間相互作用のための複数のサイトを含む充填配位構造の形成を誘導し、その結果、350℃以上の熱安定性をもたらします。電子結合は、Eu(III)-Gd(III)ポリマー中のGd(III)イオンの濃度を変化させることによって制御される。Eu(III)-Gd(III)ポリマー(Eu:Gd = 1:1, Φ tot = 52%, S m = 3.73% K -1 )のための発光寿命の発光量子収率と最大相対温度感度( S m )は、それぞれ純粋なEu(III)配位ポリマー(Φ tot = 36%, S m = 2.70% K -1 )のためのものよりも高かった。温度センシング特性の向上は、ホスフィン酸化物とクリセン骨格をベースとした長距離電子結合の制御によるものである。

A design for an effective molecular luminescent thermometer based on long-range electronic coupling in lanthanide coordination polymers is proposed. The coordination polymers are composed of lanthanide ions Eu(III) and Gd(III), three anionic ligands (hexafluoroacetylacetonate), and a chrysene-based phosphine oxide bridges (6,12-bis(diphenylphosphoryl)chrysene). The zig-zag orientation of the single polymer chains induces the formation of packed coordination structures containing multiple sites for CH-F intermolecular interactions, resulting in thermal stability above 350 ˚C. The electronic coupling is controlled by changing the concentration of the Gd(III) ion in the Eu(III)-Gd(III) polymer. The emission quantum yield and the maximum relative temperature sensitivity ( S m ) of emission lifetimes for the Eu(III)-Gd(III) polymer (Eu:Gd = 1:1, Φ tot = 52%, S m = 3.73% K -1 ) were higher than those for the pure Eu(III) coordination polymer ( Φ tot = 36%, S m = 2.70% K -1 ), respectively. Enhanced temperature sensing properties are caused by control of long-range electronic coupling based on phosphine oxide with chrysene framework.

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