ポリマーメカノケミストリーにおける結合切断点ナノ可視化技術の構築

• 研究課題/領域番号: 18H02050
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分35030:有機機能材料関連
• 研究機関: 立教大学
• 研究代表者: 森本 正和 立教大学, 理学部, 教授 (70447126)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2018年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
• キーワード: メカノケミストリー / 高分子 / 力学特性 / フォトクロミズム / 蛍光 / 光スイッチ / ジアリールエテン / 超解像蛍光顕微鏡

研究成果の概要

ポリマーメカノケミストリーにおける高分子鎖結合切断点の可視化のためのプローブ分子を創出することを目指した。結合切断点プローブの設計基盤となり得るフォトクロミック分子について、耐光性や光反応量子収率に対する置換基効果を明らかにした。フォトクロミック分子骨格を含む高分子化合物を合成し、高分子化合物においてもフォトクロミック分子は分子骨格単独の場合と同様の光応答特性を示すことを確認し、高分子化合物のメカノケミカル反応について検討した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

フォトクロミック分子の耐光性の向上や光反応量子収率の制御に関する知見は、光応答分子の学術的基礎として重要であるとともに、結合切断点プローブの機能設計に活用できる。また、フォトクロミック分子骨格を含む高分子化合物の合成や光応答特性、ならびに力学的刺激による化学変化の可能性について検討した結果は、将来における新たな力学機能を有する高分子化合物の設計・合成に寄与し得るものと考えている。

研究成果

• [雑誌論文] Visualization of the microstructure and the position-dependent diffusion coefficient in a blended polymer solid using photo-activation localization microscopy combined with single-molecule tracking based on one-color fluorescence-switching of diarylethene (2022)
  • 著者名/発表者名: Ito Syoji、Funaoka Misato、Hanasaki Itsuo、Takei Satoshi、Morimoto Masakazu、Irie Masahiro、Miyasaka Hiroshi
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 13 号: 6 ページ: 736-740
  • DOI: 10.1039/d1py01100f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoinduced cytotoxicity of photochromic symmetric diarylethene derivatives: the relation of structure and cytotoxicity (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuma Nakagawa, Tatsuya Hishida, Eri Hatano, Kimio Sumaru, Kana Morishita, Masakazu Morimoto, Satoshi Yokojima, Shinichiro Nakamura, Kingo Uchida
  • 雑誌名: Organic & Biomolecular Chemistry 巻: 20 号: 15 ページ: 3211-3217
  • DOI: 10.1039/d2ob00224h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Turn-on mode fluorescent diarylethene containing neopentyl substituents that undergoes all-visible-light switching (2022)
  • 著者名/発表者名: R. Nishimura, E. Fujisawa, I. Ban, R. Iwai, S. Takasu, M. Morimoto, M. Irie
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 58 号: 30 ページ: 4715-4718
  • DOI: 10.1039/d2cc00554a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescence Switchable Conjugated Polymer Microdisk Arrays by Cosolvent Vapor Annealing (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamagishi Hiroshi、Matsui Tokiya、Kitayama Yusuke、Aikyo Yusuke、Tong Liang、Kuwabara Junpei、Kanbara Takaki、Morimoto Masakazu、Irie Masahiro、Yamamoto Yohei
  • 雑誌名: Polymers 巻: 13 号: 2 ページ: 269-269
  • DOI: 10.3390/polym13020269
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Photochemically switchable interconnected microcavities for all-organic optical logic gate (2021)
  • 著者名/発表者名: Hendra, A. Takeuchi, H. Yamagishi, O. Oki, M. Morimoto, M. Irie, Y. Yamamoto
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 31 号: 34 ページ: 2103685-2103685
  • DOI: 10.1002/adfm.202103685
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoinduced topographical surface changes and photoresponse of the crystals of 7-methoxycoumarin (2021)
  • 著者名/発表者名: K. Yano, R. Nishimura, Y. Hattori, M. Morimoto, H. Sugiyama, T. Kamitanaka, S. Yokojima, S. Nakamura, K. Uchida
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 23 号: 34 ページ: 5780-5787
  • DOI: 10.1039/d1ce00444a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular crystalline capsules that release their contents by light (2021)
  • 著者名/発表者名: A. Nagai, R. Nishimura, Y. Hattori, E. Hatano, A. Fujimoto, M. Morimoto, N. Yasuda, K. Kamada, H. Sotome, H. Miyasaka, S. Yokojima, S. Nakamura, K. Uchida
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 12 号: 34 ページ: 11585-11592
  • DOI: 10.1039/d1sc03394h
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stepwise assembly of ultrathin poly(vinyl alcohol) films on photoresponsive diarylethene crystals (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiroka Chiba, Masakazu Morimoto, Masahiro Irie
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 50 号: 1 ページ: 84-86
  • DOI: 10.1246/cl.200693
  • NAID: 130007965967
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Photoinduced swing of a diarylethene thin broad sword shaped crystal: a study on the detailed mechanism (2020)
  • 著者名/発表者名: Ayako Fujimoto, Noriko Fujinaga, Ryo Nishimura, Eri Hatano, Luna Kono, Akira Nagai, Akiko Sekine, Yohei Hattori, Yuko Kojima, Nobuhiro Yasuda, Masakazu Morimoto, Satoshi Yokojima, Shinichiro Nakamura, Ben L. Feringa, Kingo Uchida
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 11 号: 45 ページ: 12307-12315
  • DOI: 10.1039/d0sc05388k
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Optical microresonator arrays of fluorescence-switchable diarylethenes with unreplicable spectral fingerprints (2020)
  • 著者名/発表者名: Daichi Okada, Zhan-Hong Lin, Jer-Shing Huang, Osamu Oki, Masakazu Morimoto, Xuying Liu, Takeo Minari, Satoshi Ishii, Tadaaki Nagao, Masahiro Irie, Yohei Yamamoto
  • 雑誌名: Materials Horizons 巻: 7 号: 7 ページ: 1801-1808
  • DOI: 10.1039/d0mh00566e
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Turn-on mode fluorescent diarylethenes: effect of electron-donating and electron-withdrawing substituents on photoswitching performance (2020)
  • 著者名/発表者名: Ryota Iwai, Masakazu Morimoto, Masahiro Irie
  • 雑誌名: Photochemical & Photobiological Sciences 巻: 19 号: 6 ページ: 783-789
  • DOI: 10.1039/d0pp00064g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Object Transportation System Mimicking the Cilia of Paramecium aurelia Making Use of the Light‐Controllable Crystal Bending Behavior of a Photochromic Diarylethene (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryo Nishimura, Ayako Fujimoto, Nobuhiro Yasuda, Masakazu Morimoto, Tatsuhiro Nagasaka, Dr. Hikaru Sotome, Dr. Syoji Ito, Hiroshi Miyasaka, Satoshi Yokojima, Shinichiro Nakamura, Ben L. Feringa, Kingo Uchida
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 58 号: 38 ページ: 13308-13312
  • DOI: 10.1002/anie.201907574
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An all-photonic full color RGB system based on molecular photoswitches (2019)
  • 著者名/発表者名: Gaowa Naren, Chien-Wei Hsu, Shiming Li, Masakazu Morimoto, Sicheng Tang, Jordi Hernando, Gonzalo Guirado, Masahiro Irie, Francisco M. Raymo, Henrik Sunden, Joakim Andreasson
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41467-019-11885-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Thermally reversible photochromism of dipyrrolylethenes (2019)
  • 著者名/発表者名: Kohei Inaba, Ryota Iwai, Masakazu Morimoto, Masahiro Irie
  • 雑誌名: Photochemical & Photobiological Sciences 巻: ― 号: 9 ページ: 2136-2141
  • DOI: 10.1039/c8pp00557e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, structures, and magnetic properties of two coordination assemblies of Mn(III) single molecule magnets bridged via photochromic diarylethene ligands (2019)
  • 著者名/発表者名: Ahmed Fetoh, Goulven Cosquer, Masakazu Morimoto, Masahiro Irie, Ola El-Gammal, Gaber M. Abu El-Reash, Brian K. Breedlove, Masahiro Yamashita
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 58 号: 4 ページ: 2307-2314
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.8b02578
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The photoregulation of a mechanochemical polymer scission (2018)
  • 著者名/発表者名: Jumpei Kida, Keiichi Imato, Raita Goseki, Daisuke Aoki, Masakazu Morimoto, Hideyuki Otsuka
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41467-018-05996-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Multiphoton-Gated Cycloreversion Reaction of a Fluorescent Diarylethene Derivative as Revealed by Transient Absorption Spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Nagasaka, T. Kunishi, H. Sotome, M. Koga, M. Morimoto, M. Irie, H. Miyasaka
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 20 号: 30 ページ: 19776-19783
  • DOI: 10.1039/c8cp01467a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mesoscopic Motion of Optically Trapped Particle Synchronized with Photochromic Reactions of Diarylethene Derivatives (2018)
  • 著者名/発表者名: Syoji Ito*; Morio Mitsuishi; Kenji Setoura; Mamoru Tamura; Takuya Iida; Masakazu Morimoto; Masahiro Irie; Hiroshi Miyasaka*
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry Letters 巻: 9 号: 10 ページ: 2659-2664
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.8b00890
  • 査読あり
• [学会発表] ジアリールエテンの光応答特性に対する反応点アルキル置換基の効果 (2021)
  • 著者名/発表者名: 藤澤 衣里、伴 威風、西村 涼、森本 正和、入江 正浩
  • 学会等名: 2021年光化学討論会
• [学会発表] π共役を拡張した可視光応答型ジアリールエテンの合成 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉川 篤宏、伴 威風、西村 涼、森本 正和、入江 正浩
  • 学会等名: 2021年光化学討論会
• [学会発表] Turn-on mode photoswitchable fluorescent molecules based on photochromic diarylethenes (2019)
  • 著者名/発表者名: Masakazu Morimoto
  • 学会等名: The 41st PhotonIcs & Electromagnetics Research Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Turn-on mode photoswitchable fluorescent diarylethenes: Substituent effect on photoswitching performance (2019)
  • 著者名/発表者名: Masakazu Morimoto, Ryota Iwai, Shoya Takasu, Masahiro Irie
  • 学会等名: 10th International Symposium on Photochromism
  • 国際学会
• [学会発表] 蛍光性ジアリールエテンの光応答特性に対する置換基効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 森本正和・高須翔也・岩井良太・入江正浩
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
• [学会発表] Development of advanced photofunctional molecular crystals based on crystal-engineering strategy (2018)
  • 著者名/発表者名: Masakazu Morimoto
  • 学会等名: 2018年光化学討論会
• [学会発表] Turn-on型蛍光性ジアリールエテン：置換基効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩井良太・森本正和・入江正浩
  • 学会等名: 2018年光化学討論会
• [図書] 未来を拓く多彩な色素材料：エレクトロニクスから医科学にまで広がる色素の世界（執筆担当章：超解像蛍光イメージングへ向けた光スイッチ型蛍光分子の開発） (2021)
  • 著者名/発表者名: 森本 正和
  • 総ページ数: 212
  • 出版者: 化学同人
  • ISBN: 9784759814002
• [備考] 立教大学森本正和研究室ホームページ
  • URL: https://www2.rikkyo.ac.jp/web/m-morimoto/index.html