革新的な付加価値を持った発光性メカノクロミック材料の開発

• 研究課題/領域番号: 16H06034
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能物性化学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 関 朋宏 北海道大学, 工学研究院, 助教 (50638187)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2017年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円); 2016年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
• キーワード: 発光 / 錯体 / 相転移 / 刺激応答性 / 結晶 / クロミズム / 金錯体 / メカノクロミズム / X線 / 発光性メカのクロミズム / サリエント / 単結晶 / 発光性メカノクロミズム / 発光材料

研究成果の概要

単一の分子に着目した場合に、その分子がラセミ体であるかS体であるかによって、メカノクロミズム特性が異なることを初めて示すことができた。これにより、メカノクロミック材料を始めとした各種刺激応答性材料の設計指針を提示することができた。また、温度敏感型のメカノクロミズム特性を発見しロジックゲートへの応用に道が開けた。その他にも数多くの前例のないメカノクロミック特性を発見し、リーディングジャーナルにその成果を発表した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の目的は、従来とは異なる付加価値のある機能をもつメカノクロミック材料を体系的に開発することである。現状多くのメカノクロミック分子の報告においては、発光色が切り替わることのみを報告している場合が多く。本研究では、これまでに報告されていない特徴を有するメカノクロミック分子の開発を試みる。これを達成することで、適用が可能となる応用も拡大されると期待でき、この分野の発展に寄与できると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Dependence of Absorption and Emission Spectra on Polymorphs of Gold(I) Isocyanide Complexes: Theoretical Study with QM/MM Approach (2019)
  • 著者名/発表者名: Aono Shinji、Seki Tomohiro、Ito Hajime、Sakaki Shigeyoshi
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 123 号: 8 ページ: 4773-4794
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b10602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Luminescent mechanochromism of gold N-heterocyclic carbene complexes with hypso- and bathochromic spectral shifts (2019)
  • 著者名/発表者名: Seki Tomohiro、Kashiyama Kentaro、Ito Hajime
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 印刷中 号: 21 ページ: 7105-7109
  • DOI: 10.1039/c9dt00566h
  • NAID: 120006849864
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic strain release in a thermosalient crystal: correlation between the microscopic orientation of molecular rearrangements and the macroscopic mechanical motion (2019)
  • 著者名/発表者名: Seki Tomohiro、Mashimo Takaki、Ito Hajime
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 印刷中 号: 15 ページ: 4185-4191
  • DOI: 10.1039/c8sc05563g
  • 査読あり
• [雑誌論文] A meta-diisocyanide benzene-based aryl gold isocyanide complex exhibiting multiple solid-state molecular arrangements and luminescent mechanochromism (2018)
  • 著者名/発表者名: Seki Tomohiro、Ida Kentaro、Ito Hajime
  • 雑誌名: Materials Chemistry Frontiers 巻: 2 号: 6 ページ: 1195-1200
  • DOI: 10.1039/c8qm00074c
  • NAID: 120006636178
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spin-orbit coupling dependent energy transfer in luminescent nonanuclear Yb-Gd / Yb-Lu clusters (2018)
  • 著者名/発表者名: Omagari Shun、Nakanishi Takayuki、Kitagawa Yuichi、Seki Tomohiro、Fushimi Koji、Ito Hajime、Meijerink Andries、Hasegawa Yasuchika
  • 雑誌名: Journal of Luminescence 巻: 201 ページ: 170-175
  • DOI: 10.1016/j.jlumin.2018.04.049
  • NAID: 120006882064
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Light-regulated crystal growth of π-conjugated luminophores in an azobenzene matrix (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Takuji、Kitamoto Yuichi、Hirai Yu、Kajitani Takashi、Seki Tomohiro、Yagai Shiki
  • 雑誌名: Communications Chemistry 巻: 1 号: 1 ページ: 58-58
  • DOI: 10.1038/s42004-018-0061-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spiral Eu(III) coordination polymers with circularly polarized luminescence (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuchika Hasegawa, Yui Miura, Yuichi Kitagawa, Satoshi Wada, Takayuki Nakanishi, Koji Fushimi, Tomohiro Seki, Hajime Ito, Takeshi Iwasa, Tetsuya Taketsugu, Masayuki Gon, Kazuo Tanaka, Yoshiki Chujo, Shingo Hattori, Masanobu Karasawa and Kazuyuki Ishii
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 54 号: 76 ページ: 10695-10697
  • DOI: 10.1039/c8cc05147j
  • NAID: 120006727594
  • 査読あり
• [雑誌論文] A gold isocyanide complex with a pendant carboxy group: orthogonal molecular arrangements and hypsochromically shifted luminescent mechanochromism (2018)
  • 著者名/発表者名: Seki Tomohiro、Kobayashi Koh、Mashimo Takaki、Ito Hajime
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 54 号: 79 ページ: 11136-11139
  • DOI: 10.1039/c8cc06490c
  • NAID: 120006729573
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Evaluation of 1,3a,6a-triazapentalene (TAP)-bonded system (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Ito, A. Mera, T. Mashita, T. Seki, J. Nakayama, E. Ohashi, K. Sangit, T. Hamura, H. Ito, K. Nanba
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 24 号: 67 ページ: 17727-17730
  • DOI: 10.1002/chem.201804733
  • NAID: 120006768206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Manipulation of Triboluminescent Lanthanide Coordination Polymers by Side-Group Alteration (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirai Yuichi、Ferreira da Rosa Pedro Paulo、Nakanishi Takayuki、Kitagawa Yuichi、Fushimi Koji、Seki Tomohiro、Ito Hajime、Hasegawa Yasuchika
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 57 号: 23 ページ: 14653-14659
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.8b02367
  • 査読あり
• [雑誌論文] Soft Crystal Force Field for Reproducing the Crystal Structures of Aryl Gold Isocyanide Complexes (2018)
  • 著者名/発表者名: NAKAYAMA Naofumi、OBATA Shigeaki、HORI Yoshikazu、GOTO Hitoshi、SEKI Tomohiro、ITO Hajime
  • 雑誌名: Journal of Computer Chemistry, Japan 巻: 17 号: 3 ページ: 155-157
  • DOI: 10.2477/jccj.2018-0031
  • NAID: 130007503976
  • ISSN: 1347-1767, 1347-3824
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis and Photophysical Properties of Eu(III) Complexes with Phosphine Oxide Ligands Including Metal Ions (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamoto, T. Nakanishi, Y. Kitagawa, T. Seki, H. Ito, K. Fushimi, Y. Hasegawa
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 91 号: 1 ページ: 6-11
  • DOI: 10.1246/bcsj.20170241
  • NAID: 130006309063
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Luminescent Dinuclear EuIII/TbIII Complex with LMCT Band as a Single-Molecular Thermosensor (2018)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa Kei、Kitagawa Yuichi、Nakanishi Takayuki、Seki Tomohiro、Fushimi Koji、Ito Hajime、Hasegawa Yasuchika
  • 雑誌名: Chemistry - A European Journal 巻: 24 号: 8 ページ: 1956-1961
  • DOI: 10.1002/chem.201705021
  • NAID: 120006552868
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical-Stimulation-Triggered and Solvent-Vapor-Induced Reverse Single-Crystal-to-Single-Crystal Phase Transitions with Alterations of the Luminescence Color (2018)
  • 著者名/発表者名: Jin Mingoo、Sumitani Toshiki、Sato Hiroyasu、Seki Tomohiro、Ito Hajime
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 140 号: 8 ページ: 2875-2879
  • DOI: 10.1021/jacs.7b12455
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Luminescent Mechanochromic 9-Anthryl Gold(I) Isocyanide Complex with an Emission Maximum at 900 nm after Mechanical Stimulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Seki Tomohiro、Tokodai Noriaki、Omagari Shun、Nakanishi Takayuki、Hasegawa Yasuchika、Iwasa Takeshi、Taketsugu Tetsuya、Ito Hajime
  • 雑誌名: Journal of The American Chemical Society 巻: 139 号: 19 ページ: 6514-6517
  • DOI: 10.1021/jacs.7b00587
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature-selective luminescent mechanochromism of a thienyl gold isocyanide complex (2017)
  • 著者名/発表者名: Seki Tomohiro、Kobayashi Koh、Ito Hajime
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 53 号: 50 ページ: 6700-6703
  • DOI: 10.1039/c7cc03190d
  • NAID: 120006482567
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechano-Responsive Luminescence via Crystal-to-Crystal Phase Transitions between Chiral and Non-Chiral Space Groups (2017)
  • 著者名/発表者名: Jin Mingoo、Seki Tomohiro、Ito Hajime
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 139 号: 22 ページ: 7452-7455
  • DOI: 10.1021/jacs.7b04073
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tuning the Lifetime of Transient Phases of Mechanochromic Gold Isocyanide Complexes through Functionalization of the Terminal Moieties of Flexible Side Chains (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Seki, Kentaro Kashiyama, Shiki Yagai, Hajime Ito
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 46 号: 9 ページ: 1415-1418
  • DOI: 10.1246/cl.170482
  • NAID: 130006067887
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phosphorescence Control Mediated by Molecular Rotation and Aurophilic Interactions in Amphidynamic Crystals of 1,4-Bis[tri-(p-fluorophenyl)phosphane-gold(I)-ethynyl]benzene (2017)
  • 著者名/発表者名: Jin Mingoo、Chung Tim S.、Seki Tomohiro、Ito Hajime、Garcia-Garibay Miguel A.
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 139 号: 49 ページ: 18115-18121
  • DOI: 10.1021/jacs.7b11316
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Triboluminescence of Lanthanide Coordination Polymers with Face-to-Face Arranged Substituents (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirai Yuichi、Nakanishi Takayuki、Kitagawa Yuichi、Fushimi Koji、Seki Tomohiro、Ito Hajime、Hasegawa Yasuchika
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 56 号: 25 ページ: 7171-7175
  • DOI: 10.1002/anie.201703638
  • NAID: 120006473599
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced Luminescence of Asymmetrical Seven-Coordinate EuIII Complexes Including LMCT Perturbation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa Kei、Kitagawa Yuichi、Nakanishi Takayuki、Akama Tomoko、Kobayashi Masato、Seki Tomohiro、Fushimi Koji、Ito Hajime、Taketsugu Tetsuya、Hasegawa Yasuchika
  • 雑誌名: European Journal of Inorganic Chemistry 巻: 2017 号: 32 ページ: 3843-3848
  • DOI: 10.1002/ejic.201700815
  • NAID: 120006502496
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tris(trimethylsilyl)silylboronate Esters: Novel Bulky, Air- and Moisture-Stable Silylboronate Ester Reagents for Boryl Substitution and Silaboration Reactions (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Eiji、Shishido Ryosuke、Seki Tomohiro、Ito Hajime
  • 雑誌名: Organometallics 巻: 36 号: 16 ページ: 3019-3022
  • DOI: 10.1021/acs.organomet.7b00476
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin of Concentration Quenching in Ytterbium Coordination Polymers: Phonon-Assisted Energy Transfer (2017)
  • 著者名/発表者名: Omagari Shun、Nakanishi Takayuki、Hirai Yuichi、Kitagawa Yuichi、Seki Tomohiro、Fushimi Koji、Ito Hajime、Hasegawa Yasuchika
  • 雑誌名: European Journal of Inorganic Chemistry 巻: 2018 号: 5 ページ: 561-567
  • DOI: 10.1002/ejic.201701040
  • 査読あり
• [学会発表] アルケニル金イソシアニド錯体のサーモサリエント効果とそのメカニズム調査 (2019)
  • 著者名/発表者名: 関 朋宏 眞下 峻希 伊藤 肇
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会(1D7-30)
• [学会発表] Luminescent Mechanochromic Gold Complex Exhibiting Phase Transition between Crystalline Phases (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Seki
  • 学会等名: 233rd ECS Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Reversible Single-Crystal-to-Single-Crystal Phase Transformations with Emission Color Changes Initiated by Mechanical Stimulation and Solvent Vapor (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Seki, Jin Mingoo, Toshiki Sumitani, Hajime Ito
  • 学会等名: the 43rd International Conference on Coordination Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] 芳香族金イソシアニド錯体の外部刺激応答特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 関 朋宏
  • 学会等名: 2018年度北海道高分子若手研究会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Gold Complexes Exhibiting Luminescent Mechanochomism (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Seki
  • 学会等名: 3rd International Caparica Conference on Chromogenic and Emissive Materials (IC3EM 2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 発光色変化や機械的応答を示す外部刺激応答性金錯体 (2018)
  • 著者名/発表者名: 関 朋宏
  • 学会等名: 若手研究者のための有機合成化学札幌セミナー
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Reversible phase transition between single crystals of luminescent gold complex (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Seki
  • 学会等名: 15th International Conference of the Asian Crystallographic Association (AsCA 2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Infrared-Emissive Luminescent Mechanochromism of Anthryl Gold Isocyanide Complex (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Seki
  • 学会等名: International Congress on Pure & Applied Chemistry (ICPAC) 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 機械的刺激と溶媒蒸気により誘起される発光性金錯体の可逆的単結晶－単結晶相転移 (2018)
  • 著者名/発表者名: 関 朋宏 墨谷 俊輝 陳 旻究 伊藤 肇
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会