2019 Fiscal Year Annual Research Report
フルカラー蛍光スイッチングを可能とする蛍光性フォトクロミック多成分ナノ粒子の開発
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18J23127
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
石田 沙奈恵 熊本大学, 大学院自然科学教育部, 特別研究員(DC1)
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2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | フォトクロミズム / 蛍光 / スイッチング / フルカラー / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2年目では、昨年まで問題となっていた同一波長（380 nm）での光励起条件下において、赤色蛍光色素の蛍光強度が青や緑の蛍光色素に比べて著しく小さく、各蛍光色をバランスの良く発色させることが困難であることの問題の改善に取り組んだ。この問題に対して、分子内に励起光である波長380 nmの光を効率良く吸収するアンテナユニットと赤色蛍光色素を連結させた蛍光性フォトクロミック分子を新たに合成し、アンテナユニットからのエネルギー移動を用いることにより、赤色の蛍光強度の増強を試みた。合成した分子のナノ粒子を波長380 nmの光により励起すると、波長610 nm付近に極大をもつ赤色の蛍光バンドのみが観測された。また、アンテナユニットを持たない分子と比較すると、10倍程度強い蛍光を発することが認められた。このことから、分子内に２つの色素を導入することで効率の良い赤色蛍光のスイッチングが可能であることが明らかとなった。また、別のアプローチとして赤色蛍光色素が溶媒の極性に影響を受けうることに着目し、従来の高極性な水溶液中でのナノ粒子を作製するのではなく、有機溶媒中でナノ粒子化できるような新しい分子を設計・合成することで、従来よりもはるかに強い蛍光を発する赤色蛍光性ナノ粒子化を開発することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
日本学術振興会特別研究員（DC1）として、蛍光性フォトクロミックナノ粒子の非線形蛍光スイッチング特性を利用することで高コントラストかつ波長選択的なマルチカラー蛍光スイッチングを達成し、最終的にはフルカラーの蛍光スイッチングを実現することを目標に研究に取り組んでいる。
この目標に向けて本年度は、昨年度問題となっていた、赤色蛍光色素の蛍光強度が青や緑の蛍光色素に比べて著しく小さいことを改善することを目的とした。その結果、分子内に励起光である波長380 nmの光を効率良く吸収するアンテナユニットと赤色蛍光色素を連結させた蛍光性フォトクロミック分子を新たに合成し、アンテナユニットからのエネルギー移動を用いることにより、赤色の蛍光強度の増強を試みることで問題点を改善している成功している。さらに、別のアプローチとして赤色蛍光色素が溶媒の極性に影響を受けうることに着目し、従来の高極性な水溶液中でのナノ粒子を作製するのではなく、有機溶媒中でナノ粒子化できるような新しい分子を設計・合成することで、従来よりもはるかに強い蛍光を発する赤色蛍光性ナノ粒子化を開発することに成功した。
現在、これらの知見を基に、新しい分子の設計・合成を進めている。一つずつ課題を解決し、新しい取り組みをスタートできていることから、おおむね順調に研究が進展しているものと思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目の研究において明らかとなった知見を基に、それらのユニットを互いに連結した蛍光スイッチング分子の設計・合成に取り組む。RGBの蛍光色に対応する３つの蛍光スイッチング分子を合成し、それぞれの分子のフォトクロミック特性および蛍光スイッチング特性を溶液およびナノ粒子の状態で評価する。両ユニットを連結することによる吸収および蛍光特性への影響を、各ユニット単独の分子物性と比較することで明らかとする。両ユニットを連結することで期待していた物性が得られなかった場合、その情報を分子設計にフィードバックし、分子物性の改善を試みる。すべての蛍光スイッチング分子に対して、満足のいく分子物性が溶液およびナノ粒子の両状態において得られた場合、まずはそれぞれの蛍光スイッチング分子のナノ粒子を作製し、それらを混合した多成分試料に対して波長選択的なフルカラー蛍光スイッチングが可能であるかを確認する。この実験により、３つの蛍光スイッチング分子の蛍光特性を選択的に光スイッチングするための最適な光照射条件（波長および光強度）を明らかにする。明らかになった知見をもとに、実際にフルカラー蛍光スイッチングの実験を試み、研究目的の達成を目指す。
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Research Products
(3 results)
