高耐久性フォトクロミックジアリールエテンを用いる単一分子光メモリ

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15105006
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 入江 正浩 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (30001986)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松田 建児 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (80262145) ; 小畠 誠也 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (00325507) ; 河合 壮 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (40221197)
• Keywords: 単一分子計測 / フォトクロミズム / 蛍光 / ジアリールエテン / 共焦点顕微鏡

Research Abstract

分子一つ一つに光情報を記憶させる究極の光メモリ「単一分子光メモリ」の実現をめざし、高性能光メモリ分子の合成とその評価をすすめた。光メモリ分子に要求される性能は、蛍光強度が光照射により効率良く光変化する(光スイッチする)ことと、高い光耐久性である。光スイッチを誘起するにはジアリールエテンのフォトクロミック反応を用いることとし、まず、フォトクロミック反応と蛍光発光とが共存するジアリールエテン誘導体の合成を試みた。インドール基の導入、2量化により蛍光性ジアリールエテン誘導体の合成には成功したが、蛍光量子収率が10%以下と小さく、単一分子計測への適用は困難なことが判明した。そこで、フォトクロミック反応部と蛍光発光部とを分離したジアリールエテン誘導体を合成することとした。蛍光発光部にはアントラセンあるいはペリレン誘導体をもちい、無蛍光性ジアリールエテン部をアダマンチル基を介して結合させた。この分子では、蛍光発光部からジアリールエテン部への分子内エネルギー移動により、フォトクロミック反応に伴い蛍光は光スイッチする。この2つのジアリールエテン誘導体について、それらの溶液中での光反応量子収率を測定し、高分子フイルム中の値と比較した。その結果、両者には有意な差のないことが確認された。また、単一分子蛍光測定の結果、ペリレン基をもつ誘導体の方が、アントラセン基をもつ誘導体と比較して光耐久性に優れていることも確認した。同時に、分光カメラシステムの調整もすすめた。

Research Products

• [Publications] M.Morimoto, S.Kobatake, M.Irie: "Multicolor Photochromism of Two- and Three-Component Diarylethene Crystals"J.Am.Chem.Soc.. 125. 11080-11087 (2003)
• [Publications] K.Higashiguchi, K.Matsuda, M.Irie: "Photochromic Reaction of a Fused Dithienylethene : Multicolor Photochromism"Angew.Chem.Int.Ed.. 42. 3537-3540 (2003)
• [Publications] S.Yamamoto, K.Matsuda, M.Irie: "Absolute Asymmetric Photocyclization of a Photochromic Diarylethene Derivative in Single Crystals"Angew.Chem.Int.Ed.. 42. 1636-1639 (2003)
• [Publications] T.Fukaminato, T.Kawai, S.Kobatake, M.Irie: "Fluorescence of Photochromic 1,2-Bis(3-methyl-2-thienyl)ethene"J.Phys.Chem.B. 107. 8372-8377 (2003)
• [Publications] C.Okabe, T.Nakabayashi, N.Nishi, T.Fukaminato, T.Kawai, M.Irie, H.Sekiya: "Picosecond Time-Resolved Stokes and Anti-Stokes Raman Studies on the Photochromic Reactions of Diarylethene Derivatives"J.Phys.Chem.A. 107. 5384-5390 (2003)
• [Publications] A.Goldberg et al.: "Rotational Isomerization of Dithienylethenese : A Study on the Mechanism Determining Quantum Yield of Cyclization Reaction"J.Phys.Chem.A. 107. 4982-4988 (2003)
• [Publications] K.Takayama, K.Matsuda, M.Irie: "Photoswitching of the Magnetic Interaction between a Copper(II) Ion and a Nitroxide Radical by Using a Photochromic Spin Coupler"Chem.Eur.J.. 9. 5605-5609 (2003)
• [Publications] M.Morimoto, S.Kobatake, M.Irie: "Polymorphism of 1,2-Bis(2-mthyl-5-p-methoxyphenyl-3-thienyl)per-fluorocyclopentene and Photochromic Reactivity of the Single Crystals"Chem.Eur.J.. 9. 621-627 (2003)
• [Publications] S.Yamamoto, K.Matsuda, M.Irie: "Hydrogen-bonded Linear Chain Structures of Photochromic Diarylethenes"Chem.Eur.J.. 9. 4878-4886 (2003)
• [Publications] K.Yagi, M.Irie: "Fluorescence Property of Photochromic Diarylethenes with Indole Groups"Bull.Chem.Soc.Jpn.. 76. 1625-1628 (2003)
• [Publications] S.Takami, S.Kobatake, T.Kawai, M.Irie: "Extraordinarily High Thermal Stability of the Closed-ring Isomer of 1,2-Bis(5-methyl-2-phenylthiazol-4-yl)perfluorocyclopentene"Chem.Lett.. 32. 892-893 (2003)
• [Publications] M-S.Kim, T.Sakata, T.Kawai, M.Irie: "Amorphous Photochromic Films for Near-field Optical Recording"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 3676-3681 (2003)
• [Publications] M.Morimoto, S.Kobatake, M.Irie: "Aryl-Perfluoroaryl Interaction in Photochromic Diarylethene Crystals"Crystal Growth & Design. 3. 847-854 (2003)
• [Publications] Y.Asano, A.Murakami, T.Kobayashi, S.Kobatake, M.Irie, S.Yabushita, S.Nakamura: "Theoretical Study on Novel Quantum Yields of Dithienylethenes Cyclization Reactions in Crystals"J.Mol.Struc.. 625. 227-234 (2003)
• [Publications] K.Uchida, M.Saito, A.Murakami, S.Nakamura, M.Irie: "Non-Destructive Readout of the Photochromic Reactions of Diarylethene Derivatives Using Infrared Light"Adv.Mater.. 15. 121-125 (2003)
• [Publications] K.Uchida, A.Tanaka, M.Saito, A.Murakami, S.Nakamura, M.Irie: "A Novel Photochromic Film by Oxidation Polymerization of a Bisbenzothienylethene with Phenol Groups"Adv.Mater.. 15. 785-788 (2003)
• [Publications] S.Kobatake, M.Irie: "Synthesis and Photochromic Reactivity of a Diarylethene Dimer Linked by a Phenyl Group"Tetrahedron. 59. 8359-8364 (2003)
• [Publications] K.Yagi, M.Irie: "Photochromic and Fluorescent Properties of a Diarylethene Dimer"Chem.Lett.. 32. 848-849 (2003)
• [Publications] K.Morimistu, S.Kobatake, S.Nakamura, M.Irie: "Efficient Photocycloreversion Reaction of Diarylethene by Introduction of Cyano Subsutituents to the Reactive Carbons"Chem.Lett.. 32. 858-859 (2003)
• [Publications] S.Kobatake, M.Irie: "Synthesis and Photochromism of Diarylethenes with Isopropyl Groups at the Reactive Carbons and Long π-Conjugated Heteroaryl Groups"Chem.Lett.. 32. 1078-1079 (2003)
• [Publications] K.Matsuda, Y.Shinkai, T.Yamaguchi, K.Nomiyama, M.Isayama, M.Irie: "Very High Cyclization Quantum Yields of Diarylethene Having Two N-Methylpyridinium Ions"Chem.Lett.. 32. 1178-1179 (2003)
• [Publications] H.Miyasaka, M.Murakami, T.Okada, Y.Nagata, A.Itaya, S.Kobatake, M.Irie: "Picosecond and Femtosecond Laser Photolysis Studies of a Photochromic Diarylethene Derivative : Multiphoton Gated Reaction"Chem.Phys.Chem.. 371. 40-48 (2003)
• [Publications] K.Uchida, M.Saito, A.Murakami, S.Nakamura, M.Irie: "Multifrequency Photochromic Recording and Nodestructive Readout Using IR Light"Chem.Phys.Lett.. 4. 1124-1127 (2003)
• [Publications] S.Yamamoto, K.Matsuda, M.Irie: "Diasastereoselective Cyclization in Chiral Diarylethene Crystals : polymorphism and Selectivity"Org.Lett.. 5. 1769-1772 (2003)
• [Publications] N.N.P.Moonen, R.Gist, C.Boudon, J-P.Gisselbrecht, P.Seiler, T.Kawai, A.Kishioka: "Donor-substituted Cyanoethynylethenes : Powerful Chromophores for Opto-electronic Applications"Org.Biomol.Chem.. 1. 2032-2034 (2003)
• [Publications] M.Morimoto, S.Kobatake, M.Irie: "Photochromism of Diarylethenes in Nanolayers of a Single Crystal"Photochem.Photobiol.Sci.. 2. 1088-1094 (2003)
• [Publications] M-S.Kim, H.Maruyama, T.Kawai, M.Irie: "Refractive Index Changes of Amorphous Diarylethenes Containing 2,4-Diphenylphenyl Substituents"Chem.Mater.. 15. 4539-4543 (2003)
• [Publications] K.Matsuda, K.Takayama, M.Irie: "Photochromism of Metal Complexes Composed of Diarylethene Ligands and Zn(II), Mn(II), and Cu(II) Hexafluoroacetylacetonates"Inorganic Chemistry. 43. 482-489 (2003)
• [Publications] K.Morimitsu, S.Kobatake, M.Irie: "Large Geometrical Structure Changes of Photochromic Diarylethenes Upon Photoirradiation"Tetrahedron Letters. 45. 1155-1158 (2003)
• [Publications] S.Kobatake, M.Irie: "Photochromism"Annu.Rep.Prog.Chem., Sect.C.. 99. 277-313 (2003)