Development of environment-responsive fluorescent molecules based on excited-state intramolecular proton transfer in aquatic environment
Publicly Offered Research
| Project Area | Aquatic Functional Materials: Creation of New Materials Science for Environment-Friendly and Active Functions |
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| Project/Area Number |
22H04540
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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 | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
櫻井 庸明 京都工芸繊維大学, 分子化学系, 准教授 (50632907)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 蛍光 / 水溶性 / ESIPT / プロトン移動 / 二重発光 / 水素結合 / 励起状態分子内プロトン移動 / 環境応答 |
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| Outline of Research at the Start |
水素結合性溶媒によって蛍光が阻害されることが多い、励起状態分子内プロトン移動（ESIPT）を伴う有機発光体に適切な設計を施すことによって、水溶媒中（= 水圏環境中）でも強固に分子内水素結合を形成し、ESIPT発光を高効率で示す水溶性ESIPT化合物を開発する。開発した分子材料を、自己吸収が小さく高い蛍光量子収率といった長所を備える蛍光プローブとして、水圏環境での検体センシング、バイオイメージング応用へと展開することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ある発光分子について、溶液状態でその溶媒種に依存して発光色を変化させる現象をソルバトフルオロクロミズムと呼び、分子内電荷移動特性を有する蛍光体などでしばしば観測されるが、溶媒極性以外に応答するソルバトフルオロクロミズムは稀である。本研究では、励起状態分子内プロトン移動（Excited-State Intramolecular Proton Transfer: ESIPT）を示す 2-(2-hydroxyphenyl)benzoxazole (HBO) 発光団に注目し、水中でもESIPTを高効率で示す誘導体を開発し、その吸収/発光特性を調査した。その過程で、当該誘導体が溶媒の水素結合供与性に応答するソルバトフルオロクロミズムを示すことを見出した。今回合成したHBO誘導体は、水素結合形成能のある溶媒中でもESIPT過程が阻害されず、ESIPT後の長波長発光を効率良く示した。水中における蛍光量子収率も0.22と過去の例よりも高いものであった。水素結合供与性溶媒に注目すると、溶媒の水素結合供与能の強さαとESIPT発光の極大波長に相関が確認された。この解釈として、溶媒のプロトンとHBO誘導体のフェノール側の酸素原子との間で水素結合が形成されることによりHOMOが強く安定化される機構が働くと仮定すると、αが大きいほど基底状態と励起状態の間のエネルギーが大きくなり、発光波長が短波長化する実験事実を説明できる。水素結合供与性に応答するソルバトフルオロクロミズム挙動は珍しく、新しい蛍光プローブのメカニズムとして重要であると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和5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 |
令和5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
(13 results)
