水素結合系に特有な凝集誘起発光機構の理論的探究と分子論的起源解明

氢键体系特有的聚集诱导发光机制的理论探索及其分子起源的阐明

• 批准号: 22K05015
• 负责人: 山崎 祥平
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Hirosaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05015/
• 关键词: 量子化学計算; 励起状態; プロトン移動; 円錐交差; 水素結合

インディゴとその異性体であるエピンドリジオンの間で発光特性の違いが生じる原因を分子レベルで明らかにするため、それぞれの分子の単量体について、励起状態におけるポテンシャルエネルギー曲面の量子化学計算を実行した。いずれも色素分子であり、可視光を吸収して励起されるが、インディゴでは励起後にほとんど蛍光を発しないのに対し、エピンドリジオンでは強い蛍光が放出されることが知られている。本研究における計算の結果、インディゴについては、励起状態においてほぼエネルギー障壁なしで分子内プロトン移動が起こる反応経路が見いだされた。さらに、プロトン移動後の分子構造において、励起状態と基底状態のポテンシャル曲面間の円錐交差に比較的低いエネルギーで到達することが分かった。これらの結果は、インディゴの励起状態において、プロトン移動、並びに円錐交差を介した無輻射失活が効率的に起こり、これが蛍光消光の原因になっていることを示唆している。また、一連の過程において、インディゴ分子が平面構造を維持することも明らかとなった。一方、エピンドリジオンの計算については、分子内プロトン移動のポテンシャル曲面がインディゴに比べて大きな反応障壁を示すとともに、円錐交差のエネルギーも非常に高くなった。しかも、円錐交差の分子構造は、インディゴとは異なり、平面から大きく歪んだ構造となることが分かった。これらの結果は、エピンドリジオンではインディゴと同様のプロトン移動および無輻射失活は起こりにくく、代わりに平面構造において光化学反応を伴わない蛍光を発することを示唆している。以上の成果は、インディゴとエピンドリジオンにおける発光特性の違いをよく説明するとともに、今後の研究でこれらの分子の凝集状態における発光機構について考察を行うための有用な情報となる。

The quantum chemical calculation of the molecular weight of the heterostructure, excitation state and light emission characteristics of the heterostructure has been carried out. The pigment molecule absorbs visible light and emits visible light. In this study, the calculation results show that the excitation state, the molecular barrier and the molecular migration are all separated. The molecular structure after the displacement is changed, the excitation state is changed, the base state is changed, and the cone intersection difference between the curved surfaces is changed. The result is that the excitation state, the displacement, the cone cross difference, the non-radiative inactivation rate, and the cause of the extinction of light are all shown in this paper. The structure of the molecule is maintained in a continuous manner. The calculation of a square, a cone, a cone, and a curved surface is very high. The molecular structure of the cone intersection is different from that of the plane. The results of this study are: 1. Photochemical reaction, 2. Photochemical reaction, 3. Photochemical reaction, 4. Photochemical reaction, 5. Photochemical reaction, 4. Photochemical reaction, 4. Photochemical reaction, 5. Photochemical reaction, 4. Photochemical reaction, 5. Photochemical reaction, 4. Photochemical reaction, 4. Photochemical reaction, 5. Photochemical reaction, 4. Photochemical reaction, 5. Photochemical reaction, 4. Photochemical reaction, 4. Photochemical reaction, 5. Photochemical reaction, 4. Photo The above results are useful information for future research on the aggregation state of molecules.