Development of pi-sigma-pi type molecules with assembling ability towards realization of collective excited state

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05449
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
• Research Institution: Chitose Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Sakai Ken-ichi 公立千歳科学技術大学, 理工学部, 准教授 (50342788)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 分子会合体 / 集団励起 / 蛍光 / サリチル酸メチル

Outline of Final Research Achievements

When organic dyes are regularly arranged to form an aggregate, in which effective electronic interactions work among the dyes, such an aggregate shows unique optical properties, brought about by excitons spreading over multiple dyes. In this study, we have shown that a π-σ-π type molecule consisting of two methyl salicylate linked by an alkoxy chain forms a stable aggregate under high concentration solution and exhibits unique absorption and fluorescence properties due to the collective excited state.

Free Research Field

光化学、物理化学、材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

複数の分子が集積して形成される超分子複合体の研究は、単一の分子では見られないユニークな光学特性を示すことで知られるJ会合体を対象にしたものが多く、会合体形成に有利な大きなπ電子系や大きな双極子モーメントをもつ分子に焦点が当てられてきた。本研究では、分子軌道間の位相分布のマッチングや、会合体を安定化させるためのアンカーとして働く置換基修飾、また溶媒に対する高い溶解性などが達成されれば、例えサリチル酸メチルのような小さなπ電子系分子においても、複数の分子間に広がる集団励起状態を実現可能であることを初めて示した。本成果をまとめた論文は高い評価を受け、雑誌のカバーアートにも採用された。