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2015 年度 実績報告書

蛍光性フォトクロミックナノ粒子における非線形蛍光スイッチング現象の理解と応用

公募研究

研究領域高次複合光応答分子システムの開拓と学理の構築
研究課題/領域番号 15H01076
研究機関熊本大学

研究代表者

深港 豪  熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (80380583)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードフォトクロミズム / 蛍光スイッチング / ナノ粒子 / 非線形応答 / エネルギー移動
研究実績の概要

代表者のグループでは最近、会合状態においても高い蛍光特性を示すベンゾチアジアゾール(BTD)色素とジアリールエテンを連結した蛍光性ジアリールエテンが、ナノ粒子の状態において顕著な非線形蛍光スイッチング挙動を示すことを見出している(Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 3662-3666; "Hot paper"および"inside back cover"に選出)。
平成27年度の研究では、非線形蛍光スイッチング機構の詳細な理解を得るために、ナノ粒子中における分子配列を評価し、蛍光消光効率に対する理論的な解析を試みた。その結果、XRD測定からナノ粒子中において分子はランダムな配置をとっているアモルファス状態であることが明らかとなり、理論解析の結果から分子間の長距離エネルギー移動の機構で観測された非線形蛍光スイッチング挙動を十分説明できることが明らかとなった。
さらに、非線形蛍光スイッチング挙動を示す蛍光性フォトクロミックナノ粒子の有用性を拡張するために、蛍光色の異なる種々の蛍光色素と着色体の色(吸収波長)の異なるいくつかのスイッチングユニットを連結させ、それらが系中に同時に存在する中で、目的とする蛍光色へと光選択的にスイッチングできる多色蛍光スイッチングの実現に取り組んだ。これまでに赤色の蛍光を示す色素に青く着色するジアリールエテンを連結させた分子と、緑色の蛍光を示す色素に赤く着色するジアリールエテンを連結させた分子を合成し、それらの分子がナノ粒子の状態で高い蛍光特性と顕著な非線形蛍光スイッチング挙動を示すことを確認した。さらに、それらを混合した系において、照射する光の波長条件により選択的に蛍光色をスイッチングできることを明らかとした。

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

上述の研究実績の欄に記載したように、これまでに非線形蛍光スイッチング挙動に対する理論的な解析を行えており、さらに多色蛍光スイッチングの実現に向けた予備的な研究結果を得ることに成功している。これらは当初予定していた研究計画に沿うものであり、研究の進捗に対して特段の遅れもないことから、概ね順調に研究が進展しているものと判断できる。

今後の研究の推進方策

今後は光照射の条件により、任意の蛍光色を作り出す多色蛍光スイッチングの実現に向け、光の三原色となる“R(赤)・G(緑)・B(青)”に対応する三色の蛍光性フォトクロミックナノ粒子の作成を試みる。そのために、赤・緑・青色の蛍光を発する蛍光色素とそれぞれの蛍光色を消光するのに最適な吸収を有するスイッチング分子を連結した蛍光スイッチング分子を開発する。それらの蛍光性フォトクロミックナノ粒子を混合し、光照射の条件を最適化することにより、多色蛍光スイッチングの可能性を検討する。
さらに、代表者らの蛍光性フォトクロミックナノ粒子をバイオイメージングに使用したいという要望が出てきており、そのために必要とされる蛍光スイッチングの繰り返し回数の更なる向上を達成するために、高耐久性の蛍光性フォトクロミックナノ粒子の開発にも取り組む。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Giant Amplification of Photoswitching by a Few Photons in Fluorescent Photochromic Organic Nanoparticles2016

    • 著者名/発表者名
      J. Su, T. Fukaminato, J.-P. Placial, T. Onodera, R. Suzuki, H. Oikawa, A. Brosseau, F. Brisset, R. Pansu, K. Nakatani, R. Métivier
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie- International Edition

      巻: 55 ページ: 3662-3666

    • DOI

      10.1002/anie.201510600

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Anisotropic elliptical dichroism and influence of imperfection of circular polarization upon anisotropic circular dichroism2015

    • 著者名/発表者名
      M. Wakabayashi, S. Yokojima, T. Fukaminato, H. Ohtani, S. Nakamura
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 142 ページ: 154102

    • DOI

      10.1063/1.4917174

    • 査読あり
  • [学会発表] Efficient fluorescence photoswitching by few photons in fluorescent photochromic nanoparticles2016

    • 著者名/発表者名
      T. Fukaminato, J. Su, K. Nakatani, R. Métivier
    • 学会等名
      Asian International Symposium-Photochemistry-
    • 発表場所
      Doshisya University, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 蛍光性フォトクロミックナノ粒子を用いた多色蛍光スイッチング2016

    • 著者名/発表者名
      石田 沙奈恵、深港 豪、金 善南、緒方 智成、栗原 清二
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス, 京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 光応答性微小管重合阻害剤の合成2016

    • 著者名/発表者名
      髙島 諒哉、深港 豪、金 善南、緒方 智成、栗原 清二
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス, 京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] アゾベンゼン高分子液晶中における協同的光配向を利用した蛍光スイッチング2016

    • 著者名/発表者名
      橋本拓磨、深港 豪、金 善南、緒方 智成、栗原 清二
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス, 京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 蛍光性ジアリールエテン誘導体/ベンゾチアゾール混合ナノ粒子の蛍光挙動2016

    • 著者名/発表者名
      渡辺 智大、佐々木 志乃、石橋 千英、深港 豪、朝日 剛
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス, 京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] Effect of triplet on cyclization reaction of diarylethene linked to fluorescent dye2016

    • 著者名/発表者名
      Yokojima Satoshi, Shinoda Keiko, Fukaminato Tsuyoshi, Nakamura Shinichiro
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス, 京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 酸化グラフェンによるナノ構造体の構築2016

    • 著者名/発表者名
      大戸 貴史、緒方 智成、金 善南、深港 豪、栗原 清二
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス, 京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] Amplified Photoswitching in Fluorescent Photochromic Molecules and Nanomaterials2015

    • 著者名/発表者名
      K. Nakatani, R. Métivier, S. Maisonneuve, J. Xie, P. Yu, K. Ouhenia-Ouadahi, J. Su, T. Fukaminato, J.-P. Placial, A. Brosseau, J. Audibert, R. Pansu
    • 学会等名
      2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Photochromic Molecules2015

    • 著者名/発表者名
      T. Fukaminato, T. Hirose, K. Matsuda, M. Irie
    • 学会等名
      2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient photoswitchable fluorescent molecular nanosystems based on photochromic organic molecules2015

    • 著者名/発表者名
      T. Fukaminato, R. Métivier, K. Nakatani, M. Irie
    • 学会等名
      The 19th International Symposium on ADVANCED DISPLAY MATERIALS & DEVICES
    • 発表場所
      The K-Hotel, Gyeonju, Korea
    • 年月日
      2015-10-22 – 2015-10-25
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 蛍光性フォトクロミック分子材料の開発と単一分子蛍光スイッチング2015

    • 著者名/発表者名
      深港 豪
    • 学会等名
      2015年光化学討論会
    • 発表場所
      大阪市立大学杉本キャンパス, 大阪
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] 蛍光性ジアリールエテン誘導体の単一ナノ粒子分光2015

    • 著者名/発表者名
      佐々木 志乃、渡部 智大、朝日 剛、深港 豪
    • 学会等名
      2015年光化学討論会
    • 発表場所
      大阪市立大学杉本キャンパス, 大阪
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] Amplification of Fluorescence Photoswitching in Organic and Hybrid Nanoparticles2015

    • 著者名/発表者名
      R. Métivier, J. Su, K. Ouhenia, S. Maisonneuve, C. Pavageau, J.-P. Placial, A. Brosseau, R. Pansu, J. Xie, K. Nakatani, P. Yu, T. Fukaminato
    • 学会等名
      27th International Conference on Photochemistry 2015
    • 発表場所
      ICC JEJU, Jeju Island, Korea
    • 年月日
      2015-06-28 – 2015-07-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular Design Strategy toward Diarylethenes That Photoswitch with Visible Light2015

    • 著者名/発表者名
      T. Fukaminato, T. Hirose, K. Matsuda, M. Irie
    • 学会等名
      27th International Conference on Photochemistry 2015
    • 発表場所
      ICC JEJU, Jeju Island, Korea
    • 年月日
      2015-06-28 – 2015-07-03
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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