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2015 年度 実績報告書

感応性化学種の二光子吸収特性の解明と測定評価基盤の確立

公募研究

研究領域感応性化学種が拓く新物質科学
研究課題/領域番号 15H00966
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

鎌田 賢司  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 無機機能材料研究部門, 上級主任研究員 (90356816)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード感応性化学種 / 光学特性 / 二光子吸収 / 非線形光学応答 / 蛍光
研究実績の概要

本研究では新規な感応性化学種について、その分子構造と二光子吸収特性の関係を明らかにし、応用を探索すると共に、二光子吸収を用いた化合物の応用研究の加速に資するため分光学の非専門家でも二光子吸収の評価が容易となる様に比較対象物質(標準物質)を整備することを目的とし、そのための学術的な基礎を確立する。
このため本年度は高周期典型元素を含むアザポルフィリン誘導体のより広範囲な波長域での二光子吸収スペクトルの測定を行うとともに、連携研究者の協力の下のモデル分子について量子化学計算も行った。中心金属にリン誘導体を持つアザポルフィリンは1200 nmの近赤外域まで電荷移動性と考えられる幅広い一光子吸収のピークを示すが、同じ遷移エネルギーに相当する波長での二光子吸収断面積は1500 GMと大きな値に達することが見いだされた。これに対し、中心金属がMgの場合やフリーベース体では従来のアザポルフィリン誘導体と同様強い二光子吸収は見られず、高周期典型元素であるリンを含む場合で特徴的な特性であることを明らかにした。
加えて、Chichibabin型と呼ばれる分子骨格を持つ一重項中間ジラジカル性化合物について、主要骨格に関係しないと考えられる置換基を無くした新規化合物についてその二光子吸収特性を測定し、主要骨格が二光子吸収特性に支配的な寄与をもたらしているという予測を裏付ける結果を得た。
また、二光子吸収スペクトル測定に用いた波長可変レーザー光源を更新したため、その波長特性や時間特性などが測定結果に及ぼす影響について繰り返し評価し、標準物質群の整備に関連する蛍光法による評価についての準備も進めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

標準物質群の整備については予定よりも遅れている一方、計画していたアザポルフィリン誘導体に加え、新規一重項中間ジラジカル性化合物の二光子吸収特性の解明が進んでいるとともに、より効率的な測定手法の確立も進んでおり、概ね順調と言える。

今後の研究の推進方策

平成28年度においては、標準物質の整備に向けた評価を重点的に行っていくことに加え、昨年度に引き続き班内・班間との共同研究を進めていく。領域外との共同研究についても積極的に行い、多様な新奇感応性化学種の二光子吸収特性の解明をフェムト秒Z-scan法による実測と、可能なものについては一部理論化学的手法も援用して行うことで進める。これらの研究で得られた成果を取りまとめ、学会発表や論文化による情報発信を積極的に行っていく。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 8件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] ENS Lyon/Aix Marseille Universite/Universite Rennes 1(France)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      ENS Lyon/Aix Marseille Universite/Universite Rennes 1
  • [国際共同研究] Polish Academy of Sciences(Poland)

    • 国名
      ポーランド
    • 外国機関名
      Polish Academy of Sciences
  • [雑誌論文] A dual theoretical and experimental study on boron β-diketonate complexes with intense two-photon induced fluorescence in solution and in the solid state2016

    • 著者名/発表者名
      Lanoë, P.-H.; Mettra, B.; Liao, Y.; Calin, N.; D’Aléo, A.; Namikawa, T.; Kamada, K.; Fages, F.; Monnereau, C.; Andraud, C.
    • 雑誌名

      ChemPhysChem

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1002/cphc.201600178

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Borondifluoride curcuminoid fluorophores with enhanced two-photon excited fluorescence emission and versatile living-cell imaging properties2016

    • 著者名/発表者名
      Kamada, K.; Namikawa, T.; Senatore, S.; Matthews, C.; Lenne, P.-F.; Maury, O.; Andraud, C.; Ponce-Vargas, M.; Le Guennic, B.; Jacquemin, D.; Agbo, P.; An, D. D.; Gauny, S. S.; Liu, X.; Abergel, R. J.; Fages, F.; D’Aléo, A.
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 22 ページ: 5219-5232

    • DOI

      10.1002/chem.201504903

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Design and synthesis of a new chromophore, 2-(4-nitrophenyl)benzofuran, for two-photon uncaging using near-IR light2016

    • 著者名/発表者名
      Komori, N.; Jakkampudi, S.; Motoishi, R.; Abe, M.; Kamada, K.; Furukawa, K.; Katan, C.; Sawada, W.; Takahashi, N.; Kasai, H.; Xue, B.; Kobayashi, T.
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 52 ページ: 331-334

    • DOI

      10.1039/C5CC07664A

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Solvent artifact in nonlinear absorption measurement by the open-aperture Z-scan method2015

    • 著者名/発表者名
      Kamada, K.
    • 雑誌名

      Nonlinear Optics, Quantum Optics

      巻: 46 ページ: 323-330

    • 査読あり
  • [学会発表] Singlet diradicaloids as nonlinear optical materials2016

    • 著者名/発表者名
      Kamada, K
    • 学会等名
      2016 MRS Spring Meeting
    • 発表場所
      アメリカ合衆国アリゾナ州フェニックス
    • 年月日
      2016-03-30 – 2016-03-30
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 棒状金錯体における多光子吸収特性:単結晶の観察2016

    • 著者名/発表者名
      安藤 彰浩, 山田 重之, 堤 治, 鎌田 賢司
    • 学会等名
      日本化学会第69春季年会
    • 発表場所
      京都府京田辺市
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-24
  • [学会発表] 近赤外二光子吸収材料とその応用2016

    • 著者名/発表者名
      鎌田 賢司
    • 学会等名
      第13回赤外放射応用関連学会年会
    • 発表場所
      東京都大田区
    • 年月日
      2016-02-02 – 2016-02-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Multiphoton absorption property of a single crystal of luminescent gold complex2015

    • 著者名/発表者名
      Ando, A.; Yamada, S.; Tsutsumi, O.; Kamada, K.
    • 学会等名
      Pacifichem2015(The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies)
    • 発表場所
      ホノルル、米国
    • 年月日
      2015-12-19 – 2015-12-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear absorption of polycyclic aromatic hydrocarbons with open-shell singlet character2015

    • 著者名/発表者名
      Kamada, K.
    • 学会等名
      Pacifichem2015(The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies)
    • 発表場所
      ホノルル、米国
    • 年月日
      2015-12-18 – 2015-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Two-photon excited NIR emissive dye with ESIPT behavior2015

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, N.; Fukazawa, A.; Taki, M.; Kamada, K.; Yamaguchi, S.
    • 学会等名
      Pacifichem2015(The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies)
    • 発表場所
      ホノルル、米国
    • 年月日
      2015-12-18 – 2015-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of new photolabile protecting groups with two-photon absorption ability for physiological studies2015

    • 著者名/発表者名
      Komori, N.; Abe, M.; Katan, C.; Kamada, K.; Furukawa, K.
    • 学会等名
      Pacifichem2015(The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies)
    • 発表場所
      ホノルル、米国
    • 年月日
      2015-12-17 – 2015-12-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Hypervalent pentacoordinated nirogen radical cations: Synthesis, structure, and application to singlet diradicaloid2015

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, Y.; Sato, K.; Nakatsuji, J.; Kurosaki, A.; Masayoshi, N.; Kishi, R.; Furukawa, K.; Kamada, K.
    • 学会等名
      Pacifichem2015(The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies)
    • 発表場所
      ホノルル、米国
    • 年月日
      2015-12-16 – 2015-12-16
    • 国際学会
  • [学会発表] 超原子価 5 配位窒素ラジカル カチオン化合物の合成と ジラジ カル性を示す二量体の構造・性質2015

    • 著者名/発表者名
      竹下 将人, 山本 陽介, 古川 貢, 岸 亮平, 中野 雅由, 鎌田 賢司
    • 学会等名
      第26回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      愛媛県松山市
    • 年月日
      2015-09-26 – 2015-09-26
  • [学会発表] 液晶性棒状金錯体の多光子吸収特性2015

    • 著者名/発表者名
      安藤 彰浩, 山田 重之, 堤 治, 鎌田 賢司
    • 学会等名
      錯体化学会第65回討論会
    • 発表場所
      奈良県奈良市
    • 年月日
      2015-09-21 – 2015-09-21
  • [学会発表] 生理学実験に優れた二光子吸収能を持つ光解離性保護基の開発2015

    • 著者名/発表者名
      小森直光, 鎌田 賢司, 古川 貢, Claudine KATAN , 安倍 学
    • 学会等名
      2015年光化学討論会
    • 発表場所
      大阪府大阪市
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-11
  • [学会発表] Two-photon absorption properties and their excited state structure of D-A-D type diketopyrrolopyrroles2015

    • 著者名/発表者名
      鎌田 賢司, 阪上 裕介, 安藤彰浩, Anna Purc , Krzysztof Sobczyk , Daniel T. Gryko
    • 学会等名
      2015年光化学討論会
    • 発表場所
      大阪府大阪市
    • 年月日
      2015-09-10 – 2015-09-10
  • [学会発表] Characterization of two-photon absorption of highly symmetric molecules2015

    • 著者名/発表者名
      Namikawa, T,; Kita, Y.; Fujiwara, Y.; Kobayashi, K.; Kamada, K.
    • 学会等名
      XXIV International Materials Research Congress
    • 発表場所
      Cancun, Mexico
    • 年月日
      2015-08-17 – 2015-08-17
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent Advances of Two-Photon Absorption Materials by Experimental and Computational Studies2015

    • 著者名/発表者名
      Kamada, K.
    • 学会等名
      The 11th Korea-Japan Symposium on Frontier Photoscience-2015 (KJFP-2015)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2015-06-28 – 2015-06-28
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 感応性化学種の二光子吸収特性2015

    • 著者名/発表者名
      鎌田 賢司
    • 学会等名
      新学術領域「感応性化学種が拓く新物質科学」第4回公開シンポジウム
    • 発表場所
      京都府宇治市
    • 年月日
      2015-05-22 – 2015-05-22
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子構造と二光子吸収特性:実測と理論計算の対比から2015

    • 著者名/発表者名
      鎌田 賢司
    • 学会等名
      第18回理論化学討論会
    • 発表場所
      大阪府豊中市
    • 年月日
      2015-05-21 – 2015-05-21
    • 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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