フォトクロミック分子を用いた単一分子光ロジックゲートの開発

利用光致变色分子开发单分子光学逻辑门

• 批准号: 04J07788
• 负责人: 深港 豪
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J07788/
• 关键词: ロジックゲート; フォトクロミズム; 蛍光; 単一分子; ジアリールエテン; 反応解析

単一分子レベルで機能する分子ロジックゲートの開発を目指し、異なる波長の光で光閉環反応を示す二種類のジアリールエテンを分子内に有する蛍光性ジアリールエテン誘導体を設計・合成し、そのフォトクロミズムに伴う蛍光スペクトル変化の測定を行った。設計した化合物は、スイッチングユニットとなるジアリールエテン部位、蛍光ユニットのフェニルエチニルアントラセン部位およびそれらをつなぐスペーサー部位をそれぞれ合成し、それらをクロスカップリングさせることにより合成した。合成した化合物は、開環体の状態で強い蛍光を示した。異なる波長の光の照射により、二つのジアリールエテン部位が閉環体へと変化し、それに伴い蛍光強度が減少した。どちらの波長の光照射における光定常状態においても、その蛍光はほぼ完全に消光され効率よいスイッチングが達成された。可視光照射により両ジアリールエテン部位を開環体へと戻すと、その蛍光強度は完全に回復した。これらのスイッチング挙動からフォトクロミズムによる蛍光スイッチングを利用した分子ロジックゲートの可能性を得た。また、フォトクロミック反応に対して単一分子レベルでの詳細な知見を得る目的で、蛍光性ジアリールエテンをTgが各々異なるZeonex(Tg〜130℃)、PMMA(Tg〜100℃)、poly(n-buthylmethacrylate)(PnBMA)(Tg〜20℃)の三種類の高分子媒体中に分散させた試料を用いて単一分子レベルでのフォトクロミズムの反応解析を試みた。一分子レベルで反応解析を行った結果、どの高分子媒体中においても光反応量子収率に揺らぎがあることが認められ、Tgの高いZeonexやPMMA中においては量子収率が光励起回数に依存するメモリ効果の存在が認められた。この結果から高分子媒体のT_gが単一分子の光反応性に影響を与えている可能性を得た。

The development of a single molecule is aimed at the development of a molecule with a molecular function, and the determination of a molecule with a molecular function is carried out by the design, synthesis, and measurement of an optical property inducer for two types of molecules with different wavelengths of light. The design of the compound, the color of the The synthesis of these compounds is characterized by intense luminescence in the form of ring-opening compounds. Different wavelengths of light are irradiated, and the intensity of the light is reduced in the closed loop. The wavelength of the light is not stable, and the light is completely extinguished. The light intensity of visible light is completely restored. The possibility of using molecular technology is obtained. For this purpose, the optical properties of Zeonex(Tg ~ 130℃), PMMA(Tg ~ 100℃) and poly(n-buthyllmethacrylate)(PnBMA)(Tg ~ 20℃) were tested in three kinds of polymer media: Zeonex(Tg ~ 130 ℃), PMMA(Tg ~ 100℃) and poly(n-buthyllmethacrylate)(Tg ~ 20℃). As a result of reverse osmosis analysis of a single molecule, it is recognized that the quantum yield of light reflection in polymer media is very high, and in Zeonex and PMMA with high Tg, the quantum yield depends on the number of photoexcitation cycles. The results show that the T_g of polymer media is affected by the optical reflectivity of a molecule and the possibility of it is obtained.

项目成果

Design and development of a fluorescent probe for monitoring hydrogen peroxide using photoinduced electron transfer

• DOI: 10.1016/j.bmc.2004.11.023
• 发表时间: 2005-02-15
• 期刊: BIOORGANIC & MEDICINAL CHEMISTRY
• 影响因子: 3.5
• 作者: Soh, N;Sakawaki, O;Imato, T
• 通讯作者: Imato, T

Anisotropic Translational Diffusion of Single Fluorescent Perylene Molecules in a Nematic Liquid Crystal

向列液晶中单个荧光苝分子的各向异性平移扩散

• 发表时间: 2004
• 期刊: CHEMPHYSCHEM 5
• 作者: 田中慎一;菅野誉士;川合知二(分担執筆);Winadda Wongwiriyapan;Takashi Ikuno;Katsunori Aoki;Chih-Wei Chang;Takashi Ikuno;Takashi Ikuno;Takashi Ikuno;Takashi Ikuno;Takashi Ikuno;Winadda Wongwiriyapan;Shinya Yoshimoto;Masaru Kishida;Winadda Wongwiriyapan;Takashi Ikuno;Takashi Ikuno;Rei Hobara;Shin-ichi Honda;Mitsuhiro Katayama;太田心平;太田心平;太田心平;太田心平;太田心平;T.Fukaminato et al.;T.Fukaminato et al.;N.Soh et al.;T.Fukaminato et al.;T.Kawai et al.
• 通讯作者: T.Kawai et al.

Synthesis of a Fluorescent Diarylethene Derivatives for a Single Molecule Logic Gate

用于单分子逻辑门的荧光二芳基乙烯衍生物的合成

• 发表时间: 2005
• 期刊: Molecular Crystals and Liquid Crystals (未定)(in press)
• 作者: 田中慎一;菅野誉士;川合知二(分担執筆);Winadda Wongwiriyapan;Takashi Ikuno;Katsunori Aoki;Chih-Wei Chang;Takashi Ikuno;Takashi Ikuno;Takashi Ikuno;Takashi Ikuno;Takashi Ikuno;Winadda Wongwiriyapan;Shinya Yoshimoto;Masaru Kishida;Winadda Wongwiriyapan;Takashi Ikuno;Takashi Ikuno;Rei Hobara;Shin-ichi Honda;Mitsuhiro Katayama;太田心平;太田心平;太田心平;太田心平;太田心平;T.Fukaminato et al.;T.Fukaminato et al.
• 通讯作者: T.Fukaminato et al.

Digital photoswitching of fluorescence based on the photochromism of diarylethene derivatives at a single-molecule level

• DOI: 10.1021/ja047169n
• 发表时间: 2004-11-17
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Fukaminato, T;Sasaki, T;Irie, M
• 通讯作者: Irie, M

Direct Measurement of Photochromic Durability at the Single-Molecule Level

单分子水平的光致变色耐久性的直接测量

• 发表时间: 2005
• 期刊: Chemistry Letters 34(in press)
• 作者: 田中慎一;菅野誉士;川合知二(分担執筆);Winadda Wongwiriyapan;Takashi Ikuno;Katsunori Aoki;Chih-Wei Chang;Takashi Ikuno;Takashi Ikuno;Takashi Ikuno;Takashi Ikuno;Takashi Ikuno;Winadda Wongwiriyapan;Shinya Yoshimoto;Masaru Kishida;Winadda Wongwiriyapan;Takashi Ikuno;Takashi Ikuno;Rei Hobara;Shin-ichi Honda;Mitsuhiro Katayama;太田心平;太田心平;太田心平;太田心平;太田心平;T.Fukaminato et al.
• 通讯作者: T.Fukaminato et al.