蛍光性フォトクロミックナノ粒子における非線形蛍光スイッチング現象の理解と応用
Publicly Offered Research
| Project Area | Application of Cooperative-Excitation into Innovative Molecular Systems with High-Order Photo-functions |
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| Project/Area Number |
15H01076
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
深港 豪 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (80380583)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
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| Keywords | フォトクロミズム / 蛍光スイッチング / ナノ粒子 / 非線形応答 / マルチカラー / 蛍光スイッチ / ジアリールエテン / エネルギー移動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに凝集状態においても優れた蛍光特性を示す蛍光性ジアリールエテンのナノ粒子が僅か数％の閉環体（クエンチャー）を光生成するだけで系全体の蛍光を完全に消光する高効率な非線形蛍光スイッチング挙動を示すことを見出している。
本年度は応用として、非線形蛍光スイッチング挙動を利用した、マルチカラー蛍光スイッチングを試みた。そのためのアプローチとして、蛍光色の異なる蛍光色素をジアリールエテンユニットに連結させた種々の蛍光性ジアリールエテン誘導体を合成し、蛍光色素の蛍光スペクトルとジアリールエテン閉環体の吸収スペクトルの重なり度合いが非線形蛍光消光効率にどのように影響するかを調べた。その結果、合成した蛍光スイッチング分子はTHF溶液中およびナノ粒子分散水溶液中において、可逆的なフォトクロミック反応を示し、それに伴い蛍光強度も可逆的にON-OFFスイッチすることが認められた。また、全ての分子がナノ粒子の状態で、高効率な非線形蛍光スイッチング挙動を示し、その消光効率は蛍光ユニットの蛍光スペクトルとジアリールエテン閉環体の吸収スペクトルの重なり度合いに加え、蛍光ユニットの蛍光量子収率に大きく依存することが明らかとなった。
この結果を基に、蛍光色の異なる３つの蛍光性フォトクロミック分子をひとつのナノ粒子内に含有した蛍光性フォトクロミック多成分ナノ粒子、および蛍光色の異なる２つの蛍光性フォトクロミックナノ粒子を混合した試料を用いて、多色蛍光スイッチングの実証に取り組んだ。前者の系では、蛍光色の異なるそれぞれの蛍光性ジアリールエテンを適切な割合で混合することで、光反応転換率に応じて連続的に蛍光色が変化する多色蛍光スイッチングを達成できた。さらに、後者の系では二つの異なるスイッチングユニットを用いることで、照射する光の波長条件により異なる蛍光色へと選択的に光スイッチングできることが認められた。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(34 results)
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[Journal Article] Giant Amplification of Photoswitching by a Few Photons in Fluorescent Photochromic Organic Nanoparticles2016
Author(s)
J. Su, T. Fukaminato, J.-P. Placial, T. Onodera, R. Suzuki, H. Oikawa, A. Brosseau, F. Brisset, R. Pansu, K. Nakatani, R. Métivier
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Journal Title
Angewandte Chemie - International Edition
Volume: 55
Issue: 11
Pages: 3662-3666
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Amplified Photoswitching in Fluorescent Photochromic Molecules and Nanomaterials2015
Author(s)
K. Nakatani, R. Métivier, S. Maisonneuve, J. Xie, P. Yu, K. Ouhenia-Ouadahi, J. Su, T. Fukaminato, J.-P. Placial, A. Brosseau, J. Audibert, R. Pansu
Organizer
2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
Place of Presentation
Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii
Year and Date
2015-12-15
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of Photochromic Molecules2015
Author(s)
T. Fukaminato, T. Hirose, K. Matsuda, M. Irie
Organizer
2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
Place of Presentation
Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii
Year and Date
2015-12-15
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Amplification of Fluorescence Photoswitching in Organic and Hybrid Nanoparticles2015
Author(s)
R. Métivier, J. Su, K. Ouhenia, S. Maisonneuve, C. Pavageau, J.-P. Placial, A. Brosseau, R. Pansu, J. Xie, K. Nakatani, P. Yu, T. Fukaminato
Organizer
27th International Conference on Photochemistry 2015
Place of Presentation
ICC JEJU, Jeju Island, Korea
Year and Date
2015-06-28
Related Report
Int'l Joint Research
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