可逆的に光応答する機能界面の構築

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15033227
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 横山 泰 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (60134897)
• キーワード: フォトクロミズム / DNA-四級アンモニウム塩錯体 / スピロピラン / ジアリールエテン / フィルム / 延伸 / 施光度

研究概要

DNAは、リン酸部分がナトリウム塩となっている。このナトリウムカチオンを四級アンモニウム塩で置き換えたもの(DNA-QAICと略する)は、有機溶媒に可溶となり、丈夫なフィルムを形成でき、このフィルムは延伸することができる。フォトクロミック化合物をこのフィルムの中に取り込ませると、フォトクロミックフィルムが形成できる。今年度、スピロピランあるいはジアリールエテンを取り込ませた、サケの白子由来のDNA-QAICを調製した。
スピロピランは、通常の有機溶媒中と同様のフォトクロミズムを示した。
ジアリールエテンは、置換基として水酸基をもつものがDNA-QAICとの親和性がよいことがわかった。また、分子の外殻に水酸基をもつものはDNA-QAICと強く相互作用するもののフォトクロミック反応を示すが、分子の内側に水酸基をもつものは、DNA-QAICフィルム中だけでなく、DNA-QAICとジアリールエテンが有機溶媒に溶解している状態でもフォトクロミズムを示さないことがわかった。これらのことは、ジアリールエテンがDNA-QAICの塩基対間にインターカレートしていることを示唆している。
外側に水酸基をもつビスベンゾチエニルエテンをDNA-QAICにドープし、延伸すると、DNA鎖が延伸方向に伸び、従って塩基対が延伸方向に垂直に並ぶため、インターカレートしたジアリールエテンも延伸方向に垂直に配列する。そのため、紫外光照射により生じた着色体に、延伸方向よりも、延伸方向に垂直な吸収の方が大きい、という二色性が現れた。また、光反応によって旋光度の大きな可逆的変化が起きた。この現象は、フォトクロミズムを高密度大容量フォトンモード光記録材料に用いた時に、非破壊で記録を読み出す方法の原理となる。

研究成果

• [文献書誌] Yasushi Yokoyama, et al.: "Diastereoselective Photochromism of a Bisbenzothienylethene Governed by Steric as well as Electronic Interactions"J.Am.Chem.Soc.. 125(24). 7194-7195 (2003)
• [文献書誌] Yasushi Yokoyama, et al.: "Reversible Change in Optical Rotation by Photochromism of Diarylethenes in the Stretched DNA-Quaternary Ammonium Ion Complex Films"Chem.Lett.. 32(9). 806-807 (2003)
• [文献書誌] Yasushi Yokoyama, et al.: "Photochromism of Diarylethenes in DNA-Quaternary Ammonium Ion Complex"Kobunshi Ronbunshu. 60(10). 581-589 (2003)
• [文献書誌] Yasushi Yokoyama, et al.: "Preparation and Photochromic Properties of Powder and Films of DNA-Dodecyltrimethylammonium Ion Complex containing Spiropyran Derivatives"Bull Chem.Soc.Jpn.. 76(12). 2423-2429 (2003)
• [文献書誌] Yasushi Yokoyama, et al.: "Photosublimation of novel π-system photoproduct of ethyl4-formyl-1,3-dimethylpyrazole-5- carboxylate"J.Phys.Chem., B. 108(49). 13554-13556 (2004)
• [文献書誌] Yasushi Yokoyama, et al.: "Thermally reversible photochromism of pyrazole derivatives"Chem.Lett.. 33(2). 106-107 (2004)
• [文献書誌] Yasushi Yokoyama, Mahmut Kose: "CRC Handbook of Organic Photochemistry and Photobiology 2nd edition Chapter 86, "Fulgides and Related Systems", pp.86-01-86-13"CRC Press. 2904 (2004)