Construction of hierarchical and cooperative fluorescence modulation molecular systems based on the meso-macro structural formation

• Project Area: Application of Cooperative-Excitation into Innovative Molecular Systems with High-Order Photo-functions
• Project/Area Number: 17H05253
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 伊藤 冬樹 信州大学, 学術研究院教育学系, 准教授 (80403921)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000); Fiscal Year 2018: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2017: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: 蛍光変調 / 有機分子集合体 / アモルファス / 有機結晶 / 相転移 / ナノ粒子 / 分子性固体 / 蛍光分光 / 分子集合 / 分子集合化過程 / 蛍光 / 液滴状クラスター / 溶媒蒸発結晶化

Outline of Annual Research Achievements

光機能性有機分子の蛍光特性は，一分子状態と集合体とで異なる場合が多く，その集合体形成にともなう光応答挙動は協同的作用に起因した閾値的な変化を示す場合が多い．また弱い分子間相互作用で集合化していることが多いため，わずかな条件の違いで様々な集合様式（結晶多形やアモルファス相など）を形成し，蛍光物性は大きく変化する．このことは，高次複合光応答分子集合系の構築に対して，その相安定性も考慮しなければならないことを示唆している．本年度は，ジベンゾイルメタンフッ化ホウ素錯体（BF2DBM）の再沈法によって形成されたナノ粒子の粒径成長にともなうアモルファス－結晶相転移過程について検討した．
再沈法によるナノ粒子凝集過程での蛍光変化を検討した．再沈直後，BF2DBMのナノ粒子分散液は黄色の蛍光を示した．この分散液の発光は時間の経過とともにシアン色（C-Phase）を経由し緑色（G-phase）へと変化した．蛍光スペクトルの解析に基づいて相転移過程を評価した． BF2DBMは再沈直後にアモルファスを形成し，時間の経過とともに核形成および結晶成長の過程においてC-Phaseを経由してG-Phaseへと転移したことを示唆している．この事実は，Ostwaldの段階則にしたがう結晶－結晶相転移を蛍光可視化したものと考えることができる．
また，ジベンゾイルメタンフッ化ホウ素錯体（BF2DBM）の分子集合系での協同的蛍光変調に対する置換基効果に基づいて，協同的な蛍光変調機構に対して，分子間相互作用の階層性の重要性を示唆することができた．

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ENS Paris-Saclay(フランス)
• [Int'l Joint Research] ENS Paris-Saclay/Liile 1 University(フランス)
• [Journal Article] Revealing the Origins of Mechanically Induced Fluorescence Changes in Organic Molecular Crystals (2018)
  • Author(s): Wilbraham Liam、Louis Marine、Alberga Domenico、Brosseau Arnaud、Guillot Regis、Ito Fuyuki、Labat Frederic、Metivier Remi、Allain Clemence、Ciofini Ilaria
  • Journal Title: Advanced Materials Volume: 30 Issue: 28 Pages: 1800817-1800817
  • DOI: 10.1002/adma.201800817
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Laser-induced Solidification of Pyrene at 77 K and Its Dynamics as Studied by Spectroscopic Technique (2018)
  • Author(s): Fuyuki Ito*; Satoshi Miyadera; Hirohisa Matsuda; Yukihide Ishibashi; Syoji Ito; Hiroshi Miyasaka*
  • Journal Title: Photochemical & Photobiological Sciences Volume: 17 Issue: 7 Pages: 910-916
  • DOI: 10.1039/c8pp00047f
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intermolecular Dynamics of Perylene in Polymer Matrices during the Drop-Casting Process Probed by Fluorescence and Droplet Mass Changes (2018)
  • Author(s): Ito Fuyuki、Yamamoto Kazuki、Kogasaka Yoshiko、Katoh Ryuzi
  • Journal Title: Langmuir Volume: 34 Issue: 28 Pages: 8281-8287
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b01342
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Use of Aggregation‐Induced Emission for Selective Detection of Phase Transformation during Evaporative Crystallization of Hexaphenylsilole (2018)
  • Author(s): Ito Fuyuki、Oka Narumi
  • Journal Title: Chemistry - An Asian Journal Volume: 14 Issue: 6 Pages: 755-759
  • DOI: 10.1002/asia.201801563
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic Polymorph Formation During Evaporative Crystallization from Solution: The Key Role of Liquid-like Clusters as "Crucible" at Ambient Temperature (2018)
  • Author(s): Oka, N.; Ito, F.; Haketa, Y.; Maeda, H.; Miyano, T.; Tohnai, N.; Ito, S.; Miyasaka, H.; Ozeki, S.
  • Journal Title: Chem. Eur. J. Volume: 24 Issue: 17 Pages: 4343-4349
  • DOI: 10.1002/chem.201705356
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ジベンゾイルメタンフッ化ホウ素錯体の集合状態に依存した発光特性 (2018)
  • Author(s): 七種真衣，伊藤冬樹，平田修造，バッハ マーティン
  • Journal Title: 信州大学教育学部研究論集 Volume: 12 Pages: 115-122
  • NAID: 120007100375
• [Journal Article] Polymorphism, Mechanofluorochromism, and Photophysical Characterization of a Carbonyl Substituted Difluoroboron-β-Diketone Derivative (2017)
  • Author(s): Louis Marine、Brosseau Arnaud、Guillot Regis、Ito Fuyuki、Allain Clemence、Metivier Remi
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry C Volume: 121 Issue: 29 Pages: 15897-15907
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b01901
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Photoluminescence by Intercalation of a Fluorescent β-Diketone Dye into a Layered Silicate (2017)
  • Author(s): Hirose Mutsumi、Ito Fuyuki、Shimada Tetsuya、Takagi Shinsuke、Sasai Ryo、Okada Tomohiko
  • Journal Title: Langmuir Volume: 33 Issue: 47 Pages: 13515-13521
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b03460
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Selective Detection of Phase Transformation in Aggregated State during Evaporative Crystallization Probed by AIE of Hexaphenylsilole (2019)
  • Author(s): Fuyuki Ito
  • Organizer: The 4th International Conference on Aggregation Induced Emission (AIE-4)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Multicolour Luminescence Controlled by Crystal Size of Trinuclear Gold Complexes (2019)
  • Author(s): Yuki Kuroda, Manami Nakata, Kyohei Hisano, Osamu Tsutsumi, Fuyuki Ito
  • Organizer: The 4th International Conference on Aggregation Induced Emission (AIE-4)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fluorescence Visualization of Molecular-Assembling Process of Organic Compounds (2019)
  • Author(s): Fuyuki Ito
  • Organizer: New frontiers in Chemistry and Synthetic Biology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ジベンゾイルメタンフッ化ホウ素錯体の再沈殿結晶生成過程における蛍光変化 (2019)
  • Author(s): 伊藤冬樹・長縄竜治・七種真衣・藤内謙光
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
• [Presentation] 三核金錯体のマルチクロミック発光挙動における結晶サイズ依存性 (2019)
  • Author(s): 黒田由紀・伊藤冬樹・久野恭平・堤 治
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
• [Presentation] ジベンゾイルメタンフッ化ホウ素錯体の溶媒蒸発結晶化に及ぼす置換基効果 (2019)
  • Author(s): 望月啓文・伊藤冬樹
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
• [Presentation] 低振動数顕微ラマン分光法による4,4’-ジ-tert-ブチルジベンゾイルメタンフッ化ホウ素の蒸発結晶生成過程の観測 (2018)
  • Author(s): 松本陽太郎・岡島 元・伊藤冬樹・坂本 章
  • Organizer: 平成30年度 日本分光学会年次講演会
• [Presentation] Dynamic Polymorph Formation during Evaporative Crystallization from Solution Probed by Fluorescence Changes (2018)
  • Author(s): Fuyuki Ito, Narumi Oka, Yohei Haketa, Hiromitsu Maeda
  • Organizer: 27th International Symposium on Photochemistry (PhotoIUPAC 2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Evaporative Crystallization of 4,4’-Di-tert-Buthyldibenzoylmethanatoboron Difluoride Observed by Low-Frequency Micro-Raman Spectroscopy (2018)
  • Author(s): Yotaro Matsumoto, Hajime Okajima, Fuyuki Ito, Akira Sakamoto
  • Organizer: The 26th International Conference on Raman Spectroscopy (ICORS 2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ジベンゾイルメタンフッ化ホウ素錯体ナノ粒子凝集過程での蛍光変化と相転移過程 (2018)
  • Author(s): 伊藤冬樹・長縄竜治・滝本眞織・七種真衣・藤内謙光
  • Organizer: 2018年光化学討論会
• [Presentation] ジベンゾイルメタンフッ化ホウ素錯体の溶媒蒸発結晶化過程における蛍光色と凝集状態 (2018)
  • Author(s): 七種真衣・伊藤冬樹
  • Organizer: 2018年光化学討論会
• [Presentation] 三核金錯体結晶のサイズ制御によるマルチクロミック発光挙動 (2018)
  • Author(s): 黒田由紀，中田真菜美，久野恭平，堤 治，伊藤冬樹
  • Organizer: 第8回CSJ化学フェスタ2018
• [Presentation] 水晶発振子マイクロバランス法を用いた溶媒蒸発結晶化過程での粘弾性変化 (2018)
  • Author(s): 七種真衣，金山直樹，伊藤冬樹
  • Organizer: 第27回有機結晶シンポジウム
• [Presentation] 協同的蛍光変調を示す分子を用いた有機結晶化学へのアプローチ (2018)
  • Author(s): 伊藤冬樹
  • Organizer: 群馬大学大学院理工学府セミナー
  • Invited
• [Presentation] Fluorescence Detection for the Molecular Aggregation and Crystal Formation Processes (2018)
  • Author(s): Fuyuki Ito
  • Organizer: 4th Symposium on the Ritsumeikan Univ. Research Center for Energy-Innovation Materials & Soft/hard 2018 Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ジベンゾイルメタンフッ化ホウ素錯体の結晶生成過程における粘弾性変化 (2018)
  • Author(s): 七種真衣，金山直樹，伊藤冬樹
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] 蛍光変化をプローブとしたジフェニルアラニン誘導体の自己集合化過程 (2018)
  • Author(s): 狭川雄大，深港 豪，伊藤冬樹
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] 光物理化学過程をプローブとした有機結晶成長ダイナミクス (2018)
  • Author(s): 伊藤冬樹
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会 特別企画「光で成長する結晶」
  • Invited
• [Presentation] Fluorescence color changes of a mechanofluorochromic molecules during the crystallization process (2017)
  • Author(s): Fuyuki Ito, Yukino Suzuki, Jun-ichi Fujimori, Takehiro Sagawa
  • Organizer: 28th International Conference on Photochemistry (ICP 2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fluorescence detection of liquid-like cluster playing the key role in polymorph formation process during solvent evaporation (2017)
  • Author(s): Oka Narumi, Ito Fuyuki, Bando Yuya, Haketa Yohei, Yamakado Ryohei, Maeda Hiromitsu, Miyano Tetsuya, Tohnai Norimitsu, Ito Syoji, Miyasaka Hiroshi, Ozeki Sumio
  • Organizer: 2017年光化学討論会
• [Presentation] ジベンゾイルメタンフッ化ホウ素錯体の集合状態に依存した発光特性 (2017)
  • Author(s): 七種真衣，伊藤冬樹，平田修造，Vacha Martin
  • Organizer: 2017年光化学討論会
• [Presentation] Visualization of Evaporative Crystallization Dynamics Probed by Fluorescence Color Changes (2017)
  • Author(s): Fuyuki Ito
  • Organizer: 2nd International Conference on Applied Crystallography
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] コロイド蛍光スペクトル変化に基づくコロイド粒子・結晶生成過程 (2017)
  • Author(s): 伊藤冬樹
  • Organizer: 第68回 コロイドおよび界面化学討論会
  • Invited
• [Presentation] ジピロリルジケトンフッ化ホウ素錯体の結晶多形発現過程における液滴状クラスターの役割 (2017)
  • Author(s): 伊藤冬樹，岡 愛巳，坂東勇哉，羽毛田洋平，山門陵平，前田大光
  • Organizer: 第11回分子科学討論会
• [Presentation] ジベンゾイルメタンフッ化ホウ素錯体の溶媒蒸発結晶化過程における粘弾性変化 (2017)
  • Author(s): 七種真衣，金山直樹，伊藤冬樹
  • Organizer: 信州コロイド&界面科学研究会第3回（2017年）研究討論会
• [Presentation] 集合形態に依存した蛍光を示すジフェニルアラニン誘導体の自己集合化過程 (2017)
  • Author(s): 狭川雄大，深港 豪，伊藤冬樹
  • Organizer: 信州コロイド&界面科学研究会第3回（2017年）研究討論会
• [Presentation] 会合誘起発光を示すヘキサフェニルシロールの結晶生成初期過程 (2017)
  • Author(s): 岡 愛巳，田中弘行，尾関寿美男，伊藤冬樹
  • Organizer: 第26回有機結晶シンポジウム
• [Presentation] 光物理化学過程をプローブとした有機結晶成長ダイナミクス (2017)
  • Author(s): 伊藤冬樹
  • Organizer: 第46回結晶成長国内会議（JCCG-46）結晶成長基礎・評価分科会シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 蛍光変化に基づく有機結晶生成過程の分子ダイナミクス (2017)
  • Author(s): 伊藤冬樹
  • Organizer: 第2回有機若手ワークショップ
  • Invited
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.shinshu-u.ac.jp/faculty/education/course/science/chemistry2/index.html