Development of Single Molecule Photoswitch with Non-destructive Read-out capability

• Project/Area Number: 18750119
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Functional materials chemistry
• Research Institution: Hokkaido University (2008); Kyushu University (2006-2007)
• Principal Investigator: FUKAMINATO Tsuyoshi Hokkaido University, 電子科学研究所, 助教 (80380583)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,470,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2008: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2007: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2006: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: フォトクロミズム / 光スイッチ / 蛍光 / 単一分子 / 非破壊読み出し / 蛍光スイッチ / 光誘起電子移動 / 非破壞読み出し

Research Abstract

本研究課題では、真の単一分子デバイスの実現に向けて、情報を読み出す光とスイッチを行う光刺激がそれぞれ独立に作用する "非破壊読み出し"機能を有するフォトクロミック蛍光スイッチング分子の開発をめざした。
紫外領域でのみフォトクロミズムが起こる不可視型ジアリールエテン分子を開発し、その不可視型ジアリールエテンと蛍光色素を連結した分子を用いることで、分子内電子移動を利用した可逆的な蛍光スイッチングおよび完全な非破壊読み出しが達成できることを実証した。

Research Products

• [Journal Article] Photocyclization Reaction of Diarylethene-Perylenebisimide Dyads upon Irradiation with Visible (> 500 nm) Light (2009)
  • Author(s): T. Fukaminato、T. Doi、M. Tanaka、M. Irie
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry C
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photochromism of a Diarylethene Derivative in Aqueous Solution Capping with a Water-soluble Nano-cavitand (2009)
  • Author(s): M. Saitoh、T. Fukaminato、M. Irie
  • Journal Title: Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry
  • NAID: 120001648577
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Perylenebisimide-linked Nitroxide for the detection of hydroxyl radicals (2008)
  • Author(s): T. Maki、N. Soh、T. Fukaminato 、H. Nakajima 、K. Nakano 、T. Imato
  • Journal Title: Analytica Chimica Acta 639 Pages: 78-82
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Invisible Photochromism of Diarylethene Derivatives (2008)
  • Author(s): T. Fukaminato、M. Tanaka、L. Kuroki、M. Irie
  • Journal Title: Chemical Communications Pages: 3924-3926
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photocyclization Reaction of Diarylmaleimide Derivatives in Polar Solvents (2008)
  • Author(s): M. Ohsumi、M. Hazama、T. Fukaminato、M. Irie
  • Journal Title: Chemical Communications Pages: 3281-3283
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fluorescence Switching of a Diarylethene Derivative Having Oxazole Rings (2008)
  • Author(s): K. Shibata、L. Kuroki、T. Fukaminato、M. Irie
  • Journal Title: Chemistry Letters 37 Pages: 832-833
  • NAID: 10024281311
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Raman Spectroscopic Study on Isomers of Photochromic 1,2-Bis(2,5-dimethyl-3-thienyl)perfl uorocyclopentene in Crystal and Stability of the Closed-ring Forms in the Open-ring Forms (2008)
  • Author(s): K. Saita、S. Kobatake、T. Fukaminato、 S. Nanbu、M. Irie、H. Sekiya
  • Journal Title: Chemical Physics Letters 454 Pages: 42-48
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Invisible Photochromism of Diarylethene Derivatives (2008)
  • Author(s): T. Fukaminato, M. Tanaka, L. Kuroki and M. Irie
  • Journal Title: Chemical Communications Pages: 3924-3926
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photocyclization Reaction of Diarylmaleimide Derivatives in Polar Solvents (2008)
  • Author(s): M. Ohsumi, M. Hazama, T. Fukaminato and M. Irie
  • Journal Title: Chemical Communications Pages: 3281-3283
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fluorescence Switching of a Diarylethene Derivative Having Oxazole Rings (2008)
  • Author(s): K. Shibata, L. Kuroki, T. Fukaminato and M. Irie
  • Journal Title: Chemistry Letters 37 Pages: 832-833
  • NAID: 10024281311
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Raman Spectroscopic Study on Isomers of Photochromic 1,2-Bis(2,5-dimethy1-3-thienyl)per-fluorocyclopentene in Crystal and Stability of the Closed-ring Forms in the Open-ring Forms (2008)
  • Author(s): K. Saita, S. Kobatake, T. Fukaminato, S. Nanbu, M. Irie and H. Sekiya
  • Journal Title: Chemical Physics Letters 454 Pages: 42-48
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Raman Spectroscopic Study on Isomers of Photochromic 1,2-Bis(2,5-dimethyl-3-thienyl)perfluorocyclopentene in Crystal and Stabilty of the Closed-ring Forms in the Open-ring Forms (2008)
  • Author(s): K., Saita・, et. al.
  • Journal Title: Chemical Physice Letters 454 Pages: 42-48
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photochromism of Diarylethene Single-Molecules in Polymer Matrices (2007)
  • Author(s): T. Fukaminato、T. Umemoto、Y. Iwata、 S. Yokojima、M. Yoneyama、S. Nakamura、M. Irie
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society 129 Pages: 5932-5938
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Fluorescent Photochromic Compound for Labeling Biomolecules (2007)
  • Author(s): N. Soh、K. Yoshida、H. Nakajima、K. Nakano、T. Imato、T. Fukaminato、M. Irie
  • Journal Title: Chemical Communications Pages: 5206-5208
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conformational Dependence of Energy Transfer Rate between Photochromic Molecule and Fluorescent Dye (2007)
  • Author(s): S. Yokojima、K. Ryuo、M. Tachikawa、 T. Kobayashi、K. Kanda、S. Nakamura、T. Ebisuzaki、T. Fukaminato、M. Irie
  • Journal Title: Physica E 40 Pages: 301-305
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Swallo-tailed Perylene Derivative: A New Tool for Fluorescent Imaging of Lipid Hydroperoxide (2007)
  • Author(s): N. Soh、T. Ariyoshi、T. Fukaminato、H. Nakajima 、K. Nakano 、T. Imato
  • Journal Title: Organic & Biomolecular Chemistry 5 Pages: 3762-3768
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photoswitching of Fluorescence Based on Intramolecular Electron Transfer (2007)
  • Author(s): Y. Odo 、T. Fukaminato 、M. Irie
  • Journal Title: Chemistry Letters 36 Pages: 240-241
  • NAID: 10018522380
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photochromism of Diarylethene Single-Molecules in PolymerMatricies (2007)
  • Author(s): T., Fukaminato, et. al.
  • Journal Title: Joumal of the American Chemical Society 129 Pages: 5932-5938
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Fluorescent Photochromic Compound for Labeling Biomolecules (2007)
  • Author(s): N., Soh, et. al.
  • Journal Title: Chemical Communications Pages: 5206-5208
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conformational Dependence of Energy Transfer Rate between Photochromic Molecule and Fluorescent Dye (2007)
  • Author(s): S., Yokojima, et. al.
  • Journal Title: Physica E 40 Pages: 301-305
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Swallo-tailed Perylene Derivative: A New Tool for Fluorescent Imaging of Lipid Hydroperoxide (2007)
  • Author(s): N., Soh, et. al.
  • Journal Title: Organic and Biomolecular Chemistry 5 Pages: 3762-3768
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photochromism of Diarylethene Single-Molecules in Polymer Matricies (2007)
  • Author(s): T.Fukaminato, T.Umemoto, Y.Iwata, S.Yokojima, M.Yoneyama, S.Nakamura, M.Irie
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society 129(in press)
• [Journal Article] Photoswitching of Fluorescence Based on Intramolecular Electron Transfer (2007)
  • Author(s): Y.Odo, T.Fukaminato, M.Irie
  • Journal Title: Chemistry Letters 36(2) Pages: 240-241
  • NAID: 10018522380
• [Journal Article] Reversible Fluorescence Wavelength Shift Based on Photoinduced Aggregate Formation (2006)
  • Author(s): T. Fukaminato 、M. Irie
  • Journal Title: Advanced Materials 18 Pages: 3225-3228
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel Fluorescent Probe for Detecting Hydroperoxides with Strong Emission in the Visible Range (2006)
  • Author(s): N. Soh、T. Ariyoshi、T. Fukaminato、K. Nakano、M. Irie、T. Imato
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 16 Pages: 2943-2946
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reversible Fluorescence Wavelength Shift Based on Photoinduced Aggregate Formation (2006)
  • Author(s): T.Fukaminato, M.Irie
  • Journal Title: Advanced Materials 18(24) Pages: 3225-3228
• [Journal Article] Novel Fluorescent Probe for Detecting Hydroperoxides with Strong Emission in the Visible Range (2006)
  • Author(s): N.Sob, T.Ariyoshi, T.Fukaminato, K.Nakano, M.Irie, T.Imato
  • Journal Title: Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters 16(11) Pages: 2943-2946
• [Presentation] 反応点に共役的にペリレンイミド色素を導入したジアリールエテンのフォトクロミズム (2009)
  • Author(s): 深港 豪
  • Organizer: 特定領域研究「フォトクロミズムの攻究とメカニカル機能の創出」第3 回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都テルサ(京都)
  • Year and Date: 2009-01-23
• [Presentation] 反応点に共役的にペリレンイミド色素を導入したジアリールエテンのフォトクロミズム (2009)
  • Author(s): 深港豪
  • Organizer: 特定領域研究「フォトクロミズムの攻究とメカニカル機能の創出」第3回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都市京都テルサ
  • Year and Date: 2009-01-23
• [Presentation] Photoswitching of Fluorescence based on Diarylethene Photochromism (2008)
  • Author(s): T. Fukaminato、M. Irie
  • Organizer: JSPS-CNRS Seminar New Horizons of Photochromism-From Design of Molecules to Applications-
  • Place of Presentation: Hotel du Golf (Arras,France)
  • Year and Date: 2008-10-13
• [Presentation] Photoswitching of Fluorescence based on Diarylethene Photochromism (2008)
  • Author(s): T. Fukaminato and M. Irie
  • Organizer: JSPS-CNRS Seminar New Horizons of Photochro mism-From Design of Molecules to Applications-
  • Place of Presentation: France Hotel du Golf(Arras)
  • Year and Date: 2008-10-13
• [Presentation] 分子スイッチの単一分子分光 (2008)
  • Author(s): 深港 豪
  • Organizer: 日本物理学会 2008 年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学上田キャンパス(盛岡)、<Invited>
  • Year and Date: 2008-09-22
• [Presentation] 分子スイッチの単一分子分光 (2008)
  • Author(s): 深港豪
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 盛岡市岩手大学上田キャンパス
  • Year and Date: 2008-09-22
• [Presentation] ペリレンビスイミド連結ジアリールエテンのフォトクロミズム (2008)
  • Author(s): 土井孝夫
  • Organizer: 2008年光化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪市大阪府立大学中百舌鳥キヤンパス
  • Year and Date: 2008-09-13
• [Presentation] ナノカプセル分子に包接されたジアリールエテンのフォトクロミズム (2008)
  • Author(s): 迫雅樹
  • Organizer: 2008年光化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪市大阪府立大学中百舌鳥キヤンパス
  • Year and Date: 2008-09-12
• [Presentation] S,S-ジオキシドジアリールエテンの不可視フォトクロミズムと電子移動型蛍光スイッチングへの応用 (2008)
  • Author(s): 深港 豪、田中 雅晃、土井 孝夫、入江 正浩
  • Organizer: 2008年光化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学中百舌鳥キャンパス(大阪)
  • Year and Date: 2008-09-11
• [Presentation] S,S-ジオキシドジアリールエテンの不可視フォトクロミズムと電子移動型蛍光スイッチングへの応用 (2008)
  • Author(s): 深港豪
  • Organizer: 2008年光化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪市大阪府立大学中百舌鳥キヤンパス
  • Year and Date: 2008-09-11
• [Presentation] 単ーフォトクロミック分子ジアリールエテンに対するポリマーの影響 (2008)
  • Author(s): 横島智
  • Organizer: 2008年光化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪市大阪府立大学中百舌鳥キャンパス
  • Year and Date: 2008-09-11
• [Presentation] 蛍光性フォトクロミックジアリールエテンの合成と局所環境プローブとしての応用 (2008)
  • Author(s): 深港 豪
  • Organizer: 第30回光化学若手の会
  • Place of Presentation: 国民宿舎マリンテラス芦屋(福岡)
  • Year and Date: 2008-06-27
• [Presentation] 蛍光性フォトクロミックジアリ-ルエテンの合成と局所環境プローブとしての応用 (2008)
  • Author(s): 深港豪
  • Organizer: 第30回光化学若手の会
  • Place of Presentation: 福岡県国民宿舎マリンテラスあしや
  • Year and Date: 2008-06-27
• [Presentation] Photoswitching of Fluorescence based on Diarylethene Photochromism at a Single-Molecule Level (2008)
  • Author(s): T. Fukaminato
  • Organizer: The 1^<st> International Worlshop on Future Molecular Systems
  • Place of Presentation: 九州大学伊都キャンパス(福岡)、<Invited>
  • Year and Date: 2008-06-03
• [Presentation] Photoswitching of Fluorescence based on Diarylethene Photochromism at a Single-Molecule Level (2008)
  • Author(s): T. Fukaminato
  • Organizer: The 1^<st> International Workshop on Future Molecular Systems
  • Place of Presentation: 福岡市九州大学伊都キャンパス
  • Year and Date: 2008-06-03
• [Presentation] ポリマーが作る場の中の単一分子フォトクロミック分子ジアリールエテンの応答 (2008)
  • Author(s): 横島 智, 他
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学
  • Year and Date: 2008-03-28
• [Presentation] S,S-ジオキシドジアリールエテンを用いた電子移動型蛍光スイッチング分子 (2008)
  • Author(s): 深港 豪、田中 雅晃、入江 正浩
  • Organizer: 日本化学会第88 春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学池袋キャンパス(東京)
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] 不可視型フォトクロミズムを示すジアリールエテン (2008)
  • Author(s): 田中 雅晃、深港 豪、入江 正浩
  • Organizer: 日本化学会第88 春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学池袋キャンパス(東京)
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] ペリレンビスイミド置換ジアリールエテン誘導体の特異なフォトクロミズム (2008)
  • Author(s): 土井 孝夫、深港 豪、入江 正浩
  • Organizer: 日本化学会第88 春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学池袋キャンパス(東京)
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] S,S-ジオキシドジアリールエテンを用いた電子移動型蛍光スイッチング (2008)
  • Author(s): 深港 豪, 他
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] ペリレンビスイミド置換ジアリールエテン誘導体の特異なフォトクロミズム (2008)
  • Author(s): 土井 孝夫, 他
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] 不可視型フォトクロミズムを示すジアリールエテン (2008)
  • Author(s): 田中 雅晃, 他
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] S,Sジオキシド型マレイミドゾアリールエテンの光反応性に対する溶媒効果 (2008)
  • Author(s): 迫 雅樹, 他
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] ナノカプセル分子によるジアリールエテンの包接挙動 (2008)
  • Author(s): 斉藤 大志, 他
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] 高分子媒体中における単一ジアリールエテン分子のフォトクロミズム (2007)
  • Author(s): 深港 豪、横島 智、米山 満、中村 振一郎、入江 正浩
  • Organizer: 2007 年光化学討論会
  • Place of Presentation: 信州大学松本キャンパス(松本)
  • Year and Date: 2007-09-27
• [Presentation] 高分子媒体中における単一ジアリールエテン分子のフォトクロミズム (2007)
  • Author(s): 深港 豪, 他
  • Organizer: 光化学討論会
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2007-09-27
• [Presentation] 単一フォトクロミック分子ジアリールエテンに対する場の影響 (2007)
  • Author(s): 横島 智, 他
  • Organizer: 光化学討論会
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2007-09-27
• [Presentation] アリール部位にスルホンを有するジアリールエテンの逆フォトクロミズム (2007)
  • Author(s): 田中 雅晃, 他
  • Organizer: 光化学討論会
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2007-09-27
• [Presentation] ペリレンピスイミドを連結したマレイミド型ゾアリールエテンの分子会合特性と光応答挙動 (2007)
  • Author(s): 迫 雅樹, 他
  • Organizer: 光化学討論会
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2007-09-27
• [Presentation] 反応点にペリレンビスイミドを導入したヅアリールエテンのフォトクロミズムと蛍光特性 (2007)
  • Author(s): 土井 孝夫, 他
  • Organizer: 光化学討論会
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2007-09-27
• [Presentation] ジアリール無水マレイン酸誘導体のフォトクロミック反応における溶媒効果 (2007)
  • Author(s): 深港 豪, 他
  • Organizer: 光化学討論会
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2007-09-27
• [Presentation] アリール部位にスルホン環を有するジアリールエテンのフォトクロミズム (2007)
  • Author(s): 田中 雅晃、深港 豪、入江 正浩
  • Organizer: 日本化学会第87 春季年会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス(大阪)
  • Year and Date: 2007-03-25
• [Presentation] 電子移動を利用した蛍光の光スイッチ (2007)
  • Author(s): 尾堂 結華、深港 豪、入江 正浩
  • Organizer: 日本化学会第87 春季年会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス(大阪)
  • Year and Date: 2007-03-25
• [Presentation] フォトクロミック分子材料を用いた単一分子光メモリ (2007)
  • Author(s): 深港 豪、入江 正浩
  • Organizer: レーザー学会学術講演 第27 回年次大会
  • Place of Presentation: シーガイヤ(宮崎)<Invited>
  • Year and Date: 2007-01-17
• [Presentation] 光誘起凝集化を利用した可逆的な蛍光波長のスイッチング (2006)
  • Author(s): 深港 豪、入江 正浩
  • Organizer: 2006 年光化学討論会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス(仙台)
  • Year and Date: 2006-09-11
• [Book] フォトクロミズム、ナノオプティクス・ナノフォトニクスのすべて-ナノ光技術の基礎から実用まで-第4 章 (2006)
  • Author(s): 深港 豪、入江 正浩
  • Publisher: フロンティア出版
• [Book] 光技術動向調査報告書 (2006)
  • Author(s): 深港 豪、入江 正浩
  • Publisher: 光産業技術振興協会
• [Book] ナノオプティクス・ナノフォトニクスのすべて`-ナノ光技術の基礎から実用まで-,第4章 : スォトクロミズム (2006)
  • Author(s): 深港 豪, 入江 正浩
  • Total Pages: 7
  • Publisher: フロンティア出版
• [Remarks]
  • URL: http://tamaoki.es.hokudai.ac.jp/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 熱不可逆性逆フォトクロミック分子材料 (2007)
  • Inventor(s): 入江正浩、深港 豪、田中 雅晃
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人九州大学
  • Filing Date: 2007-09-10
• [Patent(Industrial Property Rights)] 生体分子標識用蛍光試薬 (2007)
  • Inventor(s): 宗 伸明、今任稔彦、入江正浩、深港 豪
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人九州大学
  • Filing Date: 2007-07-02
• [Patent(Industrial Property Rights)] 熱不可逆性逆フォトクロミッキ分子材料 (2007)
  • Inventor(s): 入江正浩、深港 豪、田中雅晃
  • Industrial Property Rights Holder: 入江正浩、深港 豪、田中雅晃
  • Filing Date: 2007-09-10
• [Patent(Industrial Property Rights)] 生体分子標識用蛍光試薬 (2007)
  • Inventor(s): 宗 伸明、今任稔彦、入江正浩、深港 豪
  • Industrial Property Rights Holder: 宗 伸明、今任稔彦、入江正浩、深港 豪
  • Filing Date: 2007-07-02