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近赤外光でフォトクロミズムを示すジアリールエテンの開発

Research Project

Project/Area Number 22KJ2513
Project/Area Number (Other) 21J22524 (2021-2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022)
Section国内
Review Section Basic Section 35030:Organic functional materials-related
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

碇子 壱成  熊本大学, 自然科学教育部, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordsフォトクロミズム / ジアリールエテン / 三重項 / ペリレンビスイミド / 可視光 / 可視光応答 / 蛍光 / スイッチング
Outline of Research at the Start

継続課題のため、記入しない。

Outline of Annual Research Achievements

近年、オプトジェネティクスや超解像蛍光イメージング技術の分野において、フォトクロミック分子の重要性が再認識され、その応用に向けた研究が活発化している。しかしながら、従来のフォトクロミック分子は、光反応に紫外光を必要とするという問題が指摘されている。この問題の克服に向け、紫外光よりも長波長の光で可逆的な光反応を誘起できる新しいフォトクロミック分子の開発が切望されている。
そのような中、申請者はペリレンビスイミド(PBI)を連結したジアリールエテン(DAE)誘導体にPBIのみが吸収する可視光を照射と、その光を吸収しないDAEが光閉環反応を示すことを見出した。この光反応のメカニズムはPBIの励起一重項状態が生じた後、直接DAEの三重項へとエネルギー移動が起こり、そこから光閉環反応が進行するという過程を申請者は考えているが直接的な証拠は得られていない。そこで本研究では、この特異な光反応のメカニズムを解明し、最終的には近赤外光でフォトクロミズムを示すジアリールエテンの開発を目標としている。
この目標に向け、3年目では2年目までに見出した、高効率に可視光閉環反応を示す分子の更なる効率向上を試みた。その結果、測定条件を最適化することで、可視光閉環反応量子収率は0.1まで増大し、当初の分子より約34倍量子収率が増大した。この分子に対して、過渡吸収スペクトルの測定を行った結果、可視光を照射した数ps後のスペクトルにおいて、PBIのラジカルカチオンに由来するピークが観測された。この結果から、可視光照射によってPBIとDAEの間で電荷分離状態を形成した後、閉環反応が進行している可能性が示唆された。得られた結果から総合的に考えると、上述の分子は当初の分子とは異なるメカニズムで可視光閉環反応が進行している可能性が明らかとなり、新たなメカニズムで可視光閉環反応を誘起可能な分子の開発の可能性を見出した。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Internal Heavy-Atom Effect on Visible-Light-Induced Cyclization Reaction in Diarylethene Perylenebisimide Dyads2023

    • Author(s)
      Taruno Koya、Ikariko Issei、Taniguchi Taku、Kim Sunnam、Fukaminato Tsuyoshi
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 128 Issue: 1 Pages: 273-279

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.3c06746

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] All-Visible (>500 nm)-Light-Induced Diarylethene Photochromism Based on Multiplicity Conversion via Intramolecular Energy Transfer2022

    • Author(s)
      Ikariko Issei、Kim Sunnam、Hiroyasu Yae、Higashiguchi Kenji、Matsuda Kenji、Hirose Takashi、Sotome Hikaru、Miyasaka Hiroshi、Yokojima Satoshi、Irie Masahiro、Kurihara Seiji、Fukaminato Tuyoshi
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      Volume: 13 Issue: 32 Pages: 7429-7436

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.2c01903

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Boosting Visible Light-induced Photocyclization Quantum Yield of a Diarylethene-perylenebisimide Dyad by Introducing a Ketone Spacer Group2022

    • Author(s)
      Ikariko Issei、Kim Sunnam、Hiroyasu Yae、Higashiguchi Kenji、Matsuda Kenji、Yokojima Satoshi、Kurihara Seiji、Fukaminato Tsuyoshi
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 51 Issue: 11 Pages: 1095-1098

    • DOI

      10.1246/cl.220404

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Boosting Visible Light Photochromism of Diarylethene-Perylenebisimide Dyads by Introducing a Ketone Spacer2023

    • Author(s)
      Issei Ikariko, Sunnam Kim, Kenji Higashiguchi, Kenji Matsuda, Satoshi Yokojima, Tsuyoshi Fukaminato
    • Organizer
      10th International Symposium on Photochromism
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] All-Visible (>500 nm)-Light-Induced Diarylethene Photochromism Based on Multiplicity Conversion via Intramolecular Energy Transfer2023

    • Author(s)
      Issei Ikariko
    • Organizer
      Satellite Workshop of ISOP2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Visible light photochromism of diarylethene-perylenebisimide dyads having ester and ketone spacer groups2023

    • Author(s)
      Issei Ikariko, Sunnam Kim, Kenji Higashiguchi, Kenji Matsuda, Satoshi Yokojima, Tsuyoshi Fukaminato
    • Organizer
      The 31st International Conference on Photochemistry
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ペリレンビスイミド連結ジアリールエテンの可視光フォトクロミズムの反応性に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      碇子 壱成・金 善南・深港 豪
    • Organizer
      2023年光化学討論会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 反応点でエステルを介してペリレンビスイミドを連結したジアリールエテンの可視光フォトクロミズム2023

    • Author(s)
      碇子 壱成・金 善南・深港 豪
    • Organizer
      第60回化学関連支部合同九州大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ペリレンビスイミド連結ジアリールエテンの可視光閉環反応の効率に及ぼす因子の検討2022

    • Author(s)
      碇子 壱成・金 善南・栗原 清二・深港 豪
    • Organizer
      2022年光化学討論会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 反応点にペリレンビスイミドを連結したジアリールエテンの可視光フォトクロミズム2022

    • Author(s)
      碇子 壱成・金 善南・廣安 八重・東口 顕士・松田 建児・栗原 清二・深港 豪
    • Organizer
      日本化学会 第103春季年会 (2023)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ペリレンビスイミド連結ジアリールエテンの可視光閉環反応の長波長化2021

    • Author(s)
      碇子 壱成
    • Organizer
      2021年光化学討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 蛍光色素連結ジアリールエテンの可視光フォトクロミズム2021

    • Author(s)
      碇子 壱成
    • Organizer
      日本化学会第102回春季年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-05-27   Modified: 2024-12-25  

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