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柔軟な発光団を基盤とした張力プローブ分子群の開発と可視化技術への展開

Research Project

Project/Area Number 18J22477
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Organic chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

小谷 亮太  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords光化学 / ポリマーメカノケミストリー / 高分子 / 蛍光分子 / レオロジー / 励起状態 / 応力集中 / 可視化技術
Outline of Annual Research Achievements

私は採用当初から一貫して環境応答性の蛍光色素である「柔軟な発光団」を基盤とした材料開発に携わってきた。3年間の研究活動を通して主に三つのテーマ(光化学、ポリマーメカノケミストリー、強靭材料の開発)に取り組み、分子の理解に基づく新たな機能性材料の開発を遂行した。
一つ目の成果として、「柔軟な発光団」の分子群の一つであるπ拡張7員環オキセピンに着目し励起状態芳香族性が最低励起一重項状態(S1)エネルギープロファイルに及ぼす影響について調査した。光機能性分子の性質を制御する上でS1エネルギープロファイルの理解は不可欠であり、より一般性の広い意味で光機能性分子の設計指針を示したと言える。二つ目の成果として「柔軟な発光団」を、破壊前の材料中における応力集中を評価できる張力プローブへと展開した。これによって従来では評価できなかった架橋高分子の材料破壊前における分子論的な力の評価を可能にした。この成果では、可逆な力学応答、二重蛍光に基づく応力集中の評価、高感度力学応答という三点においても革新的であった。三つ目の成果として、上記結果より得られた知見、すなわち架橋高分子の応力集中が架橋点近傍に集中することに着目し、応力集中の大きな架橋点を補強することで新たな高強度エラストマーの開発に取り組んだ。
以上のように私は、「柔軟な蛍光団」の特性を活かすことで新たな光機能性材料の開発に取り組んだ。それによって従来では解決できなかった励起状態芳香族性によるエネルギープロファイルの制御や、材料破壊前の分子レベルの応力集中の評価、さらにその知見を活かして、高分子材料の新しい強靭化メカニズムの提案に取り組んだ。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Controlling the S1 Energy Profile by Tuning Excited-State Aromaticity2020

    • Author(s)
      Kotani Ryota、Liu Li、Kumar Pardeep、Kuramochi Hikaru、Tahara Tahei、Liu Pengpeng、Osuka Atsuhiro、Karadakov Peter B.、Saito Shohei
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 142 Issue: 35 Pages: 14985-14992

    • DOI

      10.1021/jacs.0c05611

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Bridging pico-to-nanoNewton: Ratiometric Force for Nanoscale Polymer Physics Before Damage2020

    • Author(s)
      Kotani Ryota、Yokoyama Soichi、Nobusuke Shunpei、Yamaguchi Shigehiro、Osuka Atsuhiro、Yabu Hiroshi、Saito Shohei
    • Journal Title

      arXiv

      Volume: -

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] “B(III)-5-Arylsubporphyrins and B(III)-subporphine”2018

    • Author(s)
      K. Kise, K. Yoshida, R. Kotani, D. Shimizu, and A. Osuka
    • Journal Title

      Chem. Eur. J.,

      Volume: 91 Issue: 72 Pages: 19136-19140

    • DOI

      10.1002/chem.201801491

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Controlling the S1 Energy Profile by Tuning Excited-State Aromaticity2020

    • Author(s)
      小谷亮太
    • Organizer
      2020年web光化学討論会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Local stress concentration of cross-linked polymers studied by mechanophores and MD simulations2020

    • Author(s)
      小谷亮太、増渕雄一、大須賀篤弘、齊藤尚平
    • Organizer
      第69回高分子討論会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 複線架橋によるエラストマーの高強度化2020

    • Author(s)
      小谷亮太、齊藤尚平
    • Organizer
      日本化学会第101春季年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Fluorescent π-Expanded Oxepins: Conformational Planarization in the Excited State2019

    • Author(s)
      Ryota Kotani, Liu Pengpeng, Atsuhiro Osuka, Shohei Saito
    • Organizer
      The 18th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA-18)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Excited State Aromaticity and Antiaromaticity of the π-Expanded 7-Membered Oxepins2019

    • Author(s)
      Ryota Kotani, Liu Pengpeng, Atsuhiro Osuka, Shohei Saito
    • Organizer
      International Conference on Excited State Aromaticity and Antiaromaticity
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 局所の力に応答する蛍光分子FLAPを化学導入したポリマーの合成とその場顕微観察2019

    • Author(s)
      小谷亮太・大須賀篤弘・齊藤尚平
    • Organizer
      第66回レオロジー討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 柔軟な蛍光メカノフォアをもちいたポリウレタンの局所応力集中の評価2019

    • Author(s)
      小谷亮太・増渕雄一・齊藤尚平・大須賀篤弘
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] π拡張された発光性7員環オキセピンの光物性と励起状態芳香族性2019

    • Author(s)
      小谷亮太・Liu Pengpeng・大須賀篤弘・齊藤尚平
    • Organizer
      高次複合光応答分子システムの開拓と学理の構築 第8回公開シンポジウム・第9回若手セミナー
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] π拡張した発光性7員環オキセピンの励起状態における構造平面化2019

    • Author(s)
      小谷亮太・Liu Pengpeng・齊藤尚平・大須賀篤弘
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Strain-induced Fluorescence Response of Mechanophore-doped Polyurethane Dependent on Chemical Structures2018

    • Author(s)
      小谷亮太・大須賀篤弘・齊藤尚平
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 力に応答する蛍光色素を用いたエラストマーの応力集中の化学的評価2018

    • Author(s)
      小谷亮太・大須賀篤弘・齊藤尚平
    • Organizer
      第66回レオロジー討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Chemical Evaluation of Stress Concentration in Elastomers Incorporating Fluorescent Flapping Mechanophores2018

    • Author(s)
      小谷亮太・大須賀篤弘・齊藤尚平
    • Organizer
      The 12th SPSJ International Polymer Conference
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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