2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of circularly polarized sensing technology applied with asymmetric photochromic molecules
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19K05546
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
澤田 剛 鹿児島大学, 総合科学域総合研究学系, 准教授 (90240902)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 円偏光 / センサー / フォトクロミズム / ジヒドロピレン / トリ-s-トリアジン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は、1. 非対称PZ-DHPの分子設計、光学分割法の改良の改良、2. 円偏光応答性の評価を実施した。
1. 非対称ピラジノジヒドロピレン（PZ-DHP）の分子設計、光学分割法の改良：
2019年度に2種類の新フォトクロミック化合物、ジベンゾキノキサリン (DBQ)を縮環したDBQ-DHP、ジメチルピラジン(DMPZ)を祝環したDMPZ-DHPの２種類のDHPを合成したが、キラルカラムによる光学分割が不十分であったが、より大きな置換基を有する非対称なフェニルメチルピラジン環を縮環したPhMPZ-DHPを合成し、光学異性体の分離能を検討した。さらにキラルカラムをダイセル製CHIRALPAC IAに変更することで、分離能の向上を得るとともに、DBQ-DHPの光学分離を達成した。光学分割したDBQ-DHP, DMPZ-DHP, PhMPZ-DHPに関して、CDスペクトルを測定した。その結果、DBQ-DHPは、595nm, 436nm, 413nm, 325nm, 266nm にCD極大を有しており、 DMPZ-DHPは、495nm, 401nm, 326nm, 259nmに、PhMPZ-DHPは、539nm, 508nm, 409nm, 384nm, 324nm, 270nmにCD極大を有していることが判明した。
2. 円偏光応答性の評価：
PZ-DHP類の光学異性体の光応答性を検討した結果、それぞれ450nm以上の光照射によりDHPユニットの中心の結合が開裂し、メタシクロファンジエン構造（MCD)に異性化することを見出した。この時、CDスペクトルもUV-Visスペクトル同様に光異性化挙動により変化し、254nmの波長の紫外光照射により元に戻ることを確認した。さらに5-10回の光異性化サイクルを経てもラセミ化は進行せず、CD活性を維持することを見出した。また、それぞれの光学異性体はCDスペクトル活性を示ため、右円偏光と左円偏光に対する吸収の差を示すことが判明した。これらの結果は、2回の国内学会にて報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
非対称 PZ-DHPの合成と円偏光応答性の検討において、予定していた学会発表や学外での機器利用が、コロナ禍のためにできなかったので、予定より進展がやや遅れていると評価した。一方、昨年度、課題となっていた不斉フォトクロミック分子であるDBQ-DHPの光学分割について、光学活性カラムを変えたことにより可能となり、また、新しい非対称DHPである、PhMPZ-DHPを合成し、光学分割を行うなど予定より進展している事項も存在している。今年度中に論文発表や学会発表を行うことで、進捗状況を改善できると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 非対称フォトクロミック材料の合成と円偏光応答性の検討:2020年度までに、3種類のPZ-DHP分子を合成し、PZ-DHP全ての光学分割を行ない、CDスペクトルの検討により、PZ-DHP類が左右円偏光に対して異なる吸収を示すことが判明した。2021年度は光学分割を行なったPZ-DHPに対し、円偏光を照射し、光異性化挙動でどのような差が発生するかを評価する。円偏光フィルターを利用して特定の波長の光を照射して、偏光の向きの違いによる光応答性の差を、紫外可視分光光度計(UV-Vis)、CDスペクトルで評価する。
2. 光触媒機能を有するTsTA系有機半導体薄膜の合成:2020年までに、TsTA類である、メレムやその類縁化合物を合成しその物性を評価したので、2021年度以降 は、これらを基本構造とする有機半導体薄膜を合成する。 得られた薄膜に関しては、X 線光電子分析装 置(XPS)や電子線プローブ マイクロアナライザ (EPMA)、ケルビンプローブフォース顕微鏡(KFM)などを用いて、表面構造や電気的特性を分析し、半導体特性を評価すると ともに、キセノンランプを光源として 光触媒機能も検討する。
3. 円偏光センシング薄膜の形成と円偏光応答作用の評価:2021年度は、不斉 PZ-DHP 類TsTA骨格を有する有機半導体薄膜の表面への添加を試みて、その物性評価を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により、学会が中止、あるいはWEB開催となり、研究打ち合わせや、分析機器の借用のための出張ができなかったため、出張旅費が発生しなかった。使用計画としては、コロナ禍が落ち着いてから、年度後半に開催される予定の有機π電子系シンポジウムや日本化学会春季年会への出席や、論文発表に必要な論文校正などに使用する予定である。
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