九州大学-研究者情報 [小野利和 (准教授) 工学研究院応用化学部門]

多孔性有機結晶の閉塞空間を活用した革新的光エネルギー変換材料の創製
2014.10～2017.03, 代表者：小野利和, 九州大学大学院工学研究院応用化学部門, 独立行政法人科学技術振興機構(JST) 、さきがけ
多孔性有機結晶のナノ空間に分子を閉じ込める技術を利用して、①分子間相互作用の向上、②分子運動(並進・回転・振動)の凍結、③酸素ブロックを達成し、有機化合物からの強リン光発光現象を室温下(25ºC)で実現します。固体発光デバイス(波長変換材料、ﾊﾞｲｵｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞ材料、照明材料、有機EL材料)への展開を目指した革新的光エネルギー変換材料を創製し、基礎研究から材料化につながる一連の研究を推進します.

研究業績

主要原著論文

全てを見る→

Luxia Cui, Ami Horioka, Ryoichi Ishimatsu, Masashi Mamada, Chihaya Adachi, Keishiro Tahara, Yu Hoshino, Toshikazu Ono, Advanced Molecular Design for Efficient Multicolor Electrochemiluminescence and Amplified Spontaneous Emission Based on Tetra‐BF₂ Complexes, Advanced Optical Materials, 10.1002/adom.202302803, 2024.01, Abstract

Advanced organoboron dyes, incorporating tetra‐boron difluoride (tetra‐BF₂) moieties, are developed, demonstrating efficient electrochemiluminescence (ECL) emissions in the green to orange regions through direct ion annihilation. By introducing diverse alkyl modifications in the molecules, luminescence color tuning is achieved via alterations in conjugation and bending angle. A photoluminescence quantum yield of 100% in dilute solutions is successfully achieved. Notably, the introduction of alkyl groups to the methine side stabilizes the radical ionic state, resulting in a high ECL efficiency of 74% through an efficient radical‐ion annihilation pathway. The key factor is that the energy of the annihilation reaction exceeds the S₁ energy required for luminescence. Spin density calculations further elucidate the substituent effects on the radical ions of complexes. Moreover, the lasing properties of these materials in the solution‐processed blend films are investigated, revealing a low amplified spontaneous emission (ASE) threshold (E_th) of 6.40 ± 0.24 µJ cm⁻², which is notably lower among organic laser materials. This is attributed to their large Stokes shifts and high quantum yield. The excellent ECL and ASE performances establish these materials as a valuable addition to the existing library of organoboron dyes, offering fresh insights into the development of organic solid‐state lasers..

Yoshio Yano, Hidetaka Kasai, Yanyan Zheng, Eiji Nishibori, Yoshio Hisaeda, Toshikazu Ono, Multicomponent Crystals with Competing Intermolecular Interactions: In Situ X-ray Diffraction and Luminescent Features Reveal Multimolecular Assembly of Mechanochemical Conditions., Angewandte Chemie (International ed. in English), 10.1002/anie.202203853, 2022.06, Supramolecular chemistry under mechanochemical conditions has drawn attention because it can induce low-solubility molecules to self-assemble, although most of the reported examples have been limited to two-component systems. We applied mechanochemical synthesis to achieve multimolecular self-assembly in more challenging three-component systems. The produced crystals showed multicolor solid-state luminescence depending on the components when exposed to UV light. Optical outputs and X-ray diffraction studies were used to examine the self-assembling behavior in greater depth. Using synchrotron radiation, in situ X-ray diffraction permitted direct observation of the milling process, which started the self-assembly process within 1 min. This research emphasizes the importance of multicomponent molecules with optical functions and self-assembling behavior and offers the possibility of developing more complicated multicomponent crystals and organic solid solutions for advanced materials..

主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等

全てを見る→

1.	小野利和, 久枝良雄, パズルの要領で分子を並べ、新しい機能性色素を作る技術 -宝石のように光る有機発光体-, 科学と工業、大阪工研協会, 2016.06.

主要学会発表等

全てを見る→

1.	Toshikazu Ono, Design of Multicomponent Crystals for Novel Photofunction Design, 日本化学会第100春季年会, 2020.03, Individual molecules have their own unique characteristics, but hidden properties can be revealed when they are hybridized with other molecules. Interest in the design, preparation, characterization, and application of co-crystals or multicomponent crystals has grown in crystal engineering and materials science. Here we report a variety of multicomponent molecular crystals that can show remarkable photoluminescence properties..
2.	Toshikazu Ono, Design of Multicomponent Molecular Crystals for Light-emitting Materials and Optical Sensors, 日本化学会第100春季年会, 2020.03, In this presentation, we would like to introduce our recent research on light-emitting materials and optical sensors using multicomponent molecular crystals. The methodology involved designing an appropriate π-conjugated dye molecule (electron-accepting or electron-donating compounds) and various co-formers, and comprehensively prepare inclusion crystals, co-crystals, solvates, and organic salts. The design strategy to prepare crystals includes molecular shape and cooperative intra- and inter-molecular interactions such as hydrogen bonds and charge–transfer interactions..
3.	Ai Taema, Toshikazu ONo, 小出太郎, 嶌越恒, Yoshio Hisaeda, Preparation of Organic Inclusion Crystals with Tunable Properties of Fluorescence and Phosphorescence Emission , 9th Asian Photochemistry Conference (APC2016), 2016.12.
4.	小野利和, 福田有貴, 多惠馬愛, Yoshio Hisaeda, 有機結晶を利用した発光寿命可変材料の創製, 第40回有機電子移動化学討論会, 2017.06.
5.	Toshikazu Ono, Yoshio Hisaeda, Color-tunable Solid-state Emission of Multicomponent Crystals by Cooperative Electron Donor-Acceptor Complexation, Pacifichem 2015, 2016.12.
6.	Toshikazu ONO, So Hatanaka, Yoshio Hisaeda, 多孔性有機結晶をホストとした発光色の自在制御可能な固体発光材料の創製, 第24回有機結晶シンポジウム, 2015.11.
7.	小野利和, 福田有貴, 嶌越恒, 久枝良雄, 電荷移動錯体を利用した強発光性室温リン光発光材料の創製, 錯体化学会第65回討論会, 2015.09.
8.	脇谷航介, 小野利和, 嶌越恒, 久枝良雄, ビタミンB１２誘導体を触媒とする電解トリフルオロメチル化反応, 錯体化学会第65回討論会, 2015.09.
9.	小野利和, 脇谷航介, 久枝良雄, ビタミンB１２誘導体を利用したラジカル的フルオロアルキル化反応の開拓, 第９回バイオ関連化学シンポジウム, 2015.09.
10.	小野利和, ヘテロ分子集積化技術を用いた革新的有機固体発光材料の創製, 新学術領域「元素ブロック高分子材料の創出」第７回合同班会議, 2015.07.
11.	小野利和, ヘテロ分子集積化技術を用いた有機固体発光特性の自在チューニング, 高分子学会九州支部有機材料研究会, 2015.03.
12.	小野利和, ヘテロ分子集積化技術を用いた有機固体発光材料の創製, 元素ブロックミニ講演会, 2014.12.
13.	畠中　創, 小野利和, 嶌越恒, 阿部正明, 久枝良雄, 多孔性有機結晶のナノ空間を利用した芳香族炭化水素の高感度蛍光検出, 日本化学会第95春季年会, 2015.03.
14.	福田有貴, 小野利和, 嶌越恒, 阿部正明, 久枝良雄, 多孔性有機結晶のナノ空間を利用した強発光性室温リン光材料の創製, 日本化学会第95春季年会, 2015.03.
15.	脇谷航介, 小野利和, 嶌越恒, 阿部正明, 久枝良雄, ビタミンB12誘導体を触媒とするトリフルオロメチル化反応, 第47回酸化反応討論会, 2014.11.
16.	小野利和, 久枝良雄, ルイスペア包接結晶の分子デザインによる固体蛍光・リン光発光材料の創製, 2014年光化学討論会, 2014.10.
17.	畠中創, 小野利和, 嶌越恒, 阿部正明, 久枝良雄, ルイスペア包接結晶の固相合成法の検討と発光特性, 2014年光化学討論会, 2014.10.
18.	畠中創, 小野利和, 嶌越恒, 阿部正明, 久枝良雄, 固相合成法による発光性包接結晶の創製, 第51回化学関連支部合同九州大会, 2014.06.
19.	脇谷航介, 小野利和, 嶌越恒, 阿部正明, 久枝良雄, ビタミンB12誘導体を触媒とするラジカル的トリフルオロメチル化反応の開発, 第38回有機電子移動化学討論会, 2014.06.
20.	畠中創, 小野利和, 嶌越恒, 阿部正明, 久枝良雄, 発光性包接結晶の分子設計-固相合成法の検討, 日本化学会第94春季年会, 2014.03.
21.	小野利和, 畠中創, 嶌越恒, 阿部正明, 久枝良雄, 発光性包接結晶の分子設計-多色、白色、室温リン光材料へのアプローチ, 日本化学会第94春季年会, 2014.03.
22.	脇谷航介, 小野利和, 嶌越恒, 阿部正明, 久枝良雄, トリフルオロメチル基を軸配位子とするビタミンB12誘導体の合成と性質, 日本化学会第94春季年会, 2014.03.
23.	畠中創, 小野利和, 嶌越恒, 阿部正明, 久枝良雄, ホウ素-窒素錯形成を利用した超分子複合体の固相合成法の構築と固体発光特性の評価, 錯体化学会第63回討論会, 2013.11.
24.	小野利和, 池上篤志, 久枝良雄, 嵩高いルイス酸-塩基形成を活用したナフタレンジイミド誘導体の会合制御と超分子複合材料の創製, 日本化学会第93春季年会, 2013.03.

特許出願・取得

特許出願件数 6件

特許登録件数 0件

学会活動

所属学会名

基礎有機化学会

有機合成化学協会

光化学協会

錯体化学会

高分子学会

日本化学会

学会大会・会議・シンポジウム等における役割

2017.03.16～2017.03.19, 日本化学会第97春季年会, 座長（Chairmanship）.

2015.09.15～2015.09.17, 第64回高分子討論会, 座長（Chairmanship）.

2014.03.29～2014.03.29, 日本化学会第94春季年会, 座長（Chairmanship）.

2013.03.22～2013.03.25, 日本化学会第93春季年会, 座長（Chairmanship）.

2017.06.16～2017.06.18, 第38回光化学若手の会, 世話人.

2015.01.20～2015.01.20, 第2回CMS国際シンポジウム, 世話人補佐.

2013.09, 第24回万有福岡シンポジウム, 事務局.

2013.11.16～2013.11.16, 第2回錯体化学若手の会九州・沖縄支部勉強会, 世話人.

学術論文等の審査

年度	外国語雑誌査読論文数	合計
2022年度	14	14
2021年度	11	11
2020年度	14	14
2019年度	17	17
2018年度	10	10
2017年度	3	3
2016年度	3	3
2015年度	3	3

その他の研究活動

海外渡航状況, 海外での教育研究歴

Nanyang technological university, Monash university, Singapore, Australia, 2016.12～2016.12.

Polish Academy of Sciences, Poland, 2016.08～2016.08.

Southampton University, University of Bath, Oxford University, Lucite International, Kyushu University California Office, Stanford University, UnitedKingdom, UnitedStatesofAmerica, 2013.02～2013.02.

受賞

SHGSC Japan Award of Excellence 2023, ホスト−ゲスト・超分子化学研究会, 2023.06.

令和五年度文部科学大臣表彰若手科学者賞, 文部科学省, 2023.04.

2020年度有機合成化学協会九州山口支部　奨励賞, 有機合成化学協会九州山口支部, 2020.11.

日本化学会　第34回若い世代の特別講演会, 日本化学会, 2020.03.

平成28年度有機合成化学協会九州山口支部優秀論文賞, 有機合成化学協会九州山口支部, 2016.11.

研究資金

科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)

2024年度～2026年度, 基盤研究(B), 代表, キラルな典型元素錯体が紡ぎ出す光電子機能材料の基盤創出.

2023年度～2025年度, 基盤研究(C), 分担, 微生物由来生分解性ポリマーの物性評価を可能とする環境応答色素の開発.

2021年度～2022年度, 学術変革領域研究(A), 代表, 動的エキシトンを実現する軸不斉発光錯体の創製.

2020年度～2021年度, 挑戦的研究（萌芽）, 代表, 二核三重らせん錯体をモチーフとした円偏光発光材料の創製と応用.

2020年度～2021年度, 新学術領域研究（研究領域提案型）, 代表, 塩－共結晶連続体を利用した有機準安定結晶の計画的創出と機能開拓.

2019年度～2020年度, 新学術領域研究, 分担, アシンメトリック超分子クラスター相の創出と構造・集積制御に基づく機能開発.

2017年度～2017年度, 新学術領域研究, 代表, ヘテロ分子集積化技術を基盤としたπ造形光科学の開拓.

2017年度～2020年度, 若手研究(A), 代表, 多成分系分子の自己組織化を利用した発光寿命可変材料の開発.

2015年度～2016年度, 新学術領域研究, 代表, 嵩高いルイスペア、イオンペアを元素ブロックとした光機能性材料の開発.

2013年度～2014年度, 新学術領域研究, 代表, 嵩高いルイスペアを元素ブロックとしたπ共役分子の会合制御と機能性材料の開発.

2013年度～2015年度, 若手研究(B), 代表, DNAアナログとして損傷塩基を活用した機能性ソフトマターの開発.

共同研究、受託研究(競争的資金を除く)の受入状況

2014.10～2017.03, 代表, 多孔性有機結晶の閉塞空間を活用した革新的光エネルギー変換材料の創製.

寄附金の受入状況

2024年度, 公益財団法人旭硝子財団 2024年度研究助成／剛性と柔軟性を両立する三重螺旋錯体を用いた有
機固体レーザー材料の開発.

2024年度, 公益財団法人　徳山科学技術振興財団 2024年度第36回研究助成／キラル螺旋錯体が拓く革新的光エネルギー変換材料の創製.

2023年度, 2023年度豊田理研スカラー共同研究／高ひずみ化合物の精密分子合成に基づくメカノクロミックポリマーの開発.

2021年度, 202１年度豊田理研スカラー／精密分子合成を基盤とする革新的多孔質有機結晶の創製と機能評価
.

2020年度, 2020年度第4回サムコ科学技術振興財団　研究助成金／「匂い分子」を選別・可視化する人工嗅覚受容体の創製.

2020年度, 2020年度豊田理研スカラー／らせんキラリティを持つ多核金属錯体の創製と円偏光発光材料への応用.

2019年度, 一般財団法人　中村治四郎育英会／可視光駆動型フラストレイテッドルイスペア触媒.

2019年度, 公益財団法人　泉科学技術振興財団２０１９年度研究助成／機能性架橋剤を利用した応力感知メカノクロミックエラストマーの開発.

2018年度, 公益財団法人　マツダ財団／分子内水素結合の切断を鍵とする応力感知メカノクロミックエラストマーの創製.

2017年度, 野口遵研究助成金／多成分分子の自己組織化を利用した有機蓄光材料の創製.

2017年度, 公益財団法人東燃ゼネラル石油研究奨励･奨学財団第36回(平成28年度)研究助成／分子の自己組織化を利用した発光現象の時間軸可変材料の創製.

2015年度, 一般財団法人　イオン工学振興財団／有機イオン結晶を基盤とした強発光性室温リン光発光材料の創製.

2015年度, 公益財団法人　村田学術振興財団／高効率エネルギー変換デバイスへ向けた強発光性室温リン光有機結晶の創製.

学内資金・基金等への採択状況

2021年度～2021年度, 理研-九大科技ハブ共同研究プログラム, 代表, 理論と実験の協同に基づく可視・近赤外円偏光発光材料の創出.

2021年度～2021年度, QRプログラム／わかばチャレンジ, 代表, 蝶番分子を利用した応力感知材料の開発.

2020年度～2020年度, 数理・データサイエンスに関する教育・研究支援プログラム, 代表, データベースとpKa予測に基づく有機準安定結晶の計画的創出.

2019年度～2020年度, 工学研究新分野開拓助成, 代表, 機能性架橋剤を利用したメカノフルオロクロミックエラストマーの開発.

2017年度～2018年度, 工学研究新分野開拓助成, 代表, 理論化学と実験化学が拓くテトラピロール系色素の簡便合成法の開拓と機能創成.

2016年度～2016年度, 平成28年度エネルギー研究教育機構　若手研究者・博士課程学生支援プログラム, 代表, 革新的光エネルギー変換材料の創出を目的とした多成分系分子の自己組織化材料の開発.

九大関連コンテンツ

pure2017年10月2日から、「九州大学研究者情報」を補完するデータベースとして、Elsevier社の「Pure」による研究業績の公開を開始しました。

QIR　九州大学学術情報リポジトリシステム情報科学研究院

工学部・工学研究院


	※ 研究者情報全体を検索する場合は右端の「すべて」を選択して下さい。