有機分子材料を用いたマルチカラー蛍光の光スイッチングシステムの構築

利用有机分子材料构建多色荧光光学开关系统

• 批准号: 18J10399
• 负责人: 中濱 龍源
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J10399/
• 关键词: フォトクロミズム; ジアリールエテン; ジアリールベンゼン; 熱退色反応; 置換基効果; 量子化学計算; 蛍光; 結晶化誘起発光; 相転移; メカノフルオロクロミズム

本研究では、ジアリールエテンを用いた様々な外部刺激に応じて複数の蛍光色と消光状態を自在にスイッチングできるマルチカラー蛍光ON/OFFスイッチングシステムの構築を目指している。昨年度、その一連の研究の過程でジアリールエテンのエテン部位をテトラフルオロベンゼンに置換したジアリールベンゼン誘導体が紫外光照射下で着色し、室温での半減期が130 msという非常に高速な熱退色反応により元の無色の状態へ戻ることを新たに見出した。これを用いることにより、紫外光のみで発光と消光状態を切り替えできる蛍光ON/OFFスイッチング分子を開発できると考えられる。そこで本年度は、蛍光スイッチングに向けたジアリールベンゼン誘導体の設計、合成、および特性評価を行った。ジアリールベンゼンの末端に様々な電子供与性基を導入すると、熱退色反応速度は遅くなった。ハメットの置換基定数を用いた理論的解析の結果、置換基の電子供与能に比例して熱退色反応が遅くなることが明らかとなった。また、ジアリールベンゼン誘導体の設計指針の確立のため、密度汎関数理論を用いた物性予測を試みた。様々な計算手法を検討し、ジアリールベンゼン誘導体の物性をよく再現する計算手法を見出した。その計算手法を用いた量子化学計算によって様々なジアリールベンゼン誘導体の光学および熱特性を予測し、それに基づき新規ジアリールベンゼン誘導体を合成した結果、熱退色特性を維持したまま光学特性のみを変化させることに成功した。さらに、ジアリールベンゼン誘導体のアリール位をチオフェンからチアゾールあるいはオキサゾールに置換することで熱退色反応を抑制するとともに光閉環反応性を向上させ、紫外光照射下でより濃く着色させることに成功した。

This study で は, ジ ア リ ー ル エ テ ン を with い た others 々 な external stimuli に 応 じ て plural の 蛍 light と extinction state を comfortable に ス イ ッ チ ン グ で き る マ ル チ カ ラ ー 蛍 light ON/OFF ス イ ッ チ ン グ シ ス テ ム の build を refers し て い る. Last year, そ の の の research process in a row で ジ ア リ ー ル エ テ ン の エ テ ン parts を テ ト ラ フ ル オ ロ ベ ン ゼ ン に replacement し た ジ ア リ ー ル ベ ン ゼ ン inductor が し で shaded, room temperature under uv irradiation で の half life が 130 Ms と い う very に high な thermal fade the 応 に よ り yuan の colorless の state へ 戻 る こ と を new た に shows し た. こ れ を with い る こ と に よ り, ultraviolet の み で 発 と light extinction state を り cutting for え で き る 蛍 light ON/OFF ス イ ッ チ ン グ molecular を open 発 で き る と exam え ら れ る. そ こ で は this year, 蛍 light ス イ ッ チ ン グ に to け た ジ ア リ ー ル ベ ン ゼ ン の induced body design, synthesis, お よ び characteristics evaluation 価 を line っ た. ジ ア リ ー ル ベ ン ゼ ン の end に others 々 な electronic sex and supply base を import す る と, heat fading against 応 speed は 遅 く な っ た. ハ メ ッ ト の replacement base number を with い た theory analytical の results, replacement の electronic can に proportion and supply し て heat fading against 応 が 遅 く な る こ と が Ming ら か と な っ た. ま た, ジ ア リ ー ル ベ ン ゼ ン inductor design の pointer の establish の た め, density masato を number theory with い た property can be を try み た. Beg し, others 々 な method を 検 ジ ア リ ー ル ベ ン ゼ ン inductor の property を よ く reappearance す る calculation way to を see a し た. そ の method を with い た quantum chemical calculation に よ っ て others 々 な ジ ア リ ー ル ベ ン ゼ ン inductor の optical お よ び thermal characteristics を to し, そ れ に base づ き new rules ジ ア リ ー ル ベ ン ゼ ン inductor を synthetic し た results, heat fading characteristic を maintenance し た ま ま optical properties の み を variations change さ せ る こ と に successful し た. さ ら に, ジ ア リ ー ル ベ ン ゼ ン inductor の ア リ ー ル a を チ オ フ ェ ン か ら チ ア ゾ ー ル あ る い は オ キ サ ゾ ー ル に replacement す る こ と で heat fading against 応 を inhibit す る と と も に closed-loop light anti 応 sex を さ upward せ, under uv irradiation で よ り thick く coloring さ せ る こ と に successful し た.

项目成果

様々なアルキル基を有するジアリールエテンの結晶化誘起発光

具有不同烷基的二芳基乙烯的结晶诱导发光

• 发表时间: 2018
• 作者: 中濱龍源;北川大地;小畠誠也;五月女 光;伊都将司;宮坂 博
• 通讯作者: 宮坂 博

Crystallization-induced emission of diarylethene induced by mechanical scratching and heating

机械刮擦和加热引起的二芳基乙烯结晶诱导发射

• 发表时间: 2018
• 作者: Tatsumoto Nakahama;Daichi Kitagawa;Hikaru Sotome;Syoji Ito;Hiroshi Miyasaka;Seiya Kobatake
• 通讯作者: Seiya Kobatake

アリール基に様々な複素芳香族環を有する1,2-ジアリールベンゼンの光学および熱退色特性

芳基中含有各种杂芳环的 1,2-二芳基苯的光学和热褪色性能

• 发表时间: 2020
• 作者: 濱谷将太;中濱龍源;北川大地;小畠誠也
• 通讯作者: 小畠誠也

rystallization-induced Emission of 1,2-Bis(3-methyl-5-(4-alkylphenyl)-2-thienyl)perfluorocyclopentenes

1,2-双(3-甲基-5-(4-烷基苯基)-2-噻吩基)全氟环戊烯的结晶诱导发射

• 发表时间: 2018
• 作者: Tatsumoto Nakahama;Daichi Kitagawa;Hikaru Sotome;Syoji Ito;Hiroshi Miyasaka;Seiya Kobatake
• 通讯作者: Seiya Kobatake

ジアリールベンゼンのフォトクロミズムと高速熱退色挙動

二芳基苯的光致变色和快速热褪色行为

• 发表时间: 2019
• 作者: 中濱龍源;北川大地;中井喜裕;小畠誠也
• 通讯作者: 小畠誠也