斬新かつ実用性を追求した凝集誘起発光色素の開発と有機材料および生命科学への応用

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02045
• 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: 東京工業大学
• 研究代表者: 小西 玄一 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (20324246)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 凝集誘起発光 / 蛍光 / 光物理過程 / 消光 / 無輻射失活 / スチルベン

研究成果の概要

光を照射すると二重結合のまわりで大きな構造変化を起こすことが知られているスチルベンに注目し、二重結合のまわりを炭化水素鎖で縛った「橋かけスチルベン」をモデルとした凝集誘起発光（AIE）色素を設計した。計算から、橋かけ部位が 5 および 6 員環構造の場合（強く縛った場合）には、CI が高いため、化学反応は蛍光発光する経路を通るのに対し、7 員環構造の場合（ゆるやかに縛った場合）には CI が低いため、CI 付近を経由することから分子が失活し、蛍光を放射しないことが予測された。実際にそれぞれの構造の分子を合成し、光物理的性質を検討したところ、7 員環化合物（n=7）のみが、AIE 特性を示した。

自由記述の分野

光化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

液中で消光し、固体状態で強く発光する凝集誘起発光（AIE）色素は、生体分子イメージングや固体発光材料への多彩な応用が進められている。しかし、その分子設計法は未開拓な部分が多く、実在系で計算から合成・物性検討まで行った例はほとんど知られていなかった。本研究により、円錐交差に着目し、溶液中で無輻射失活をデザインできれば、合理的にAIE色素が設計できることがわかった。