2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of near-infrared light responsive fluorescent diarylethenes
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19H02692
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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) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | フォトクロミズム / 近赤外光 / 可視光フォトクロミズム / ジアリールエテン / 三重項 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、生体イメージングや超解像イメージングへの応用の観点から、可視光や近赤外光でフォトクロミック反応を示す分子の開発が重要となっている。そのような中、我々のグループでは、ペリレンビスイミド(PBI)色素を連結したジアリールエテン(DAE)誘導体が、PBIユニットのみが光励起される可視光域(450-550 nm)の光を照射すると、その波長に吸収を持たないDAEユニットの光閉環反応が進行することを見出している。当該年度の研究では、この特異な可視光フォトクロミズムのメカニズムを明らかとすることを目的とし、DAE, PBI間のスペーサーの異なる化合物を複数合成し、スペーサーの違いが光反応に及ぼす影響を調べた。
この特異な光反応はヨードエタン、四塩化炭素といった重原子を含む溶媒を用いた場合に光反応転換率が向上することが認められた。この結果は外部重原子効果の寄与を示唆しており、この光反応に三重項が寄与している可能性が考えられた。そこで、スペーサーの異なる複数の化合物を合成し波長532 nmのレーザー光を照射した結果、スペーサーにカルボニル基を含む化合物だけが光閉環反応を示すことが認められた。さらに、エネルギー準位の理論計算を用いてDAE、PBIの一重項、および三重項のエネルギー順位を算出した結果、カルボニル基をスペーサーに含む化合物においては、PBIの一重項S1がDAEの三重項T2よりもわずかに高いことが明らかとなった。これらのことから、この特異な光反応にはエルセイド則が関与していることを強く示唆する結果が得られているものと考えられる。
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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
当該年度は我々が見出した特異な可視光フォトクロミズムの反応メカニズムを明らかにすることを目標とし、それに向けてスペーサーの異なる種々の化合物を合成した。その結果、この特異な光反応に三重項が寄与していること、さらにその光反応性にはエルセイド則が関与していることを強く示唆する結果が得られており、光反応メカニズムの一端をとらえたものと考えている。従って、現在までの研究の進捗状況としては、おおむね順調に進展しているものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はこれまでに得られた研究結果に基づき、さらに高効率な可視光フォトクロミズムを示す分子を探索し、過渡吸収等で反応ダイナミクスの直接的な観測の実現を目指す。さらに本研究の最終目標である近赤外光でフォトクロミズムを示す分子の開発に向け、分子軌道計算等を駆使して、異なる蛍光色素をジアリールエテンの組み合わせの可能性を模索する。
次年度中に近赤外光で効率の良いフォトクロミック反応を示す分子に対する最適な分子設計指針を明らかにすることを目標とする。
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