公募研究
本研究では、有機固体中の水素移動に由来する機能を分子光化学反応により操作できる高次水素機能分子デバイスを創出することを目的としている。本年度は、水素結合性分子結晶とプロトン伝導性高分子に着目して研究を行った。水素結合性分子結晶については、光操作性有機強誘電体の創出へ向けて、水素結合部位を有するフォトクロミック分子誘導体を合成した。それらの誘導体は、結晶中において一次元的な水素結合ネットワークを形成し、また結晶状態で可逆的な光異性化反応を示した。今後、これらの誘導体の結晶について、電気物性測定および光化学反応による物性変化を検討する予定である。プロトン伝導性高分子についての研究を進める中で、プロトン受容性電子ドナー置換基と電子アクセプター置換基を有する非対称型フォトクロミック分子誘導体が、光異性化反応に伴い蛍光のON/OFFスイッチングを示すとともに、pHにも応答して蛍光特性を変化させることを見出した。この分子の光応答特性とpH応答特性を検討した結果、高pH（中性）条件に比べて、低pH（酸性条件）においては光異性化反応量子収率と蛍光量子収率が増大し、明瞭な蛍光スイッチング挙動を示すことを見いだした。また、この分子はプロトン伝導性高分子膜中に添加された状態においても光異性化反応と蛍光スイッチングを示した。このように光とpHに応答する蛍光分子は、細胞や材料の中の微小領域におけるプロトン濃度を可視化する蛍光プローブとして機能する可能性がある。
2: おおむね順調に進展している
本年度は高次水素機能分子デバイスの創出へ向けての物質合成を中心に研究を進めたが、合成については大きな困難はなく、化合物を得ることができている。合成した化合物、および今後新たに合成する化合物について詳細な機能評価を行う予定である。また、光とpHに対する複合応答機能を有する蛍光スイッチングフォトクロミック分子を見いだしたことから、新たな研究展開が期待される。よって、現在までの進捗状況としては「おおむね順調に進展している」と評価した。
水素結合性分子結晶については、誘電応答と光反応性を併せもつ分子結晶を探索し、それらの電気物性と光反応による物性変化を検討する。蛍光分子については、この分子をプロトン伝導性高分子膜へ添加し、高分子膜中での光応答特性を観測・評価することで、プロトン伝導性高分子膜の蛍光イメージングの可能性について検討する。
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すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (1件)
Angewandte Chemie International Edition
巻: 58 ページ: 13308-13312
10.1002/anie.201907574
Nature Communications
巻: 10 ページ: -
10.1038/s41467-019-11885-4
https://www2.rikkyo.ac.jp/web/m-morimoto/index.html
