【公開日：2025.02.10】【最終更新日：2025.02.10】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22MS0009

利用課題名 / Title

光応答性分子の分子シミュレーション解析による蛍光挙動の解明

利用した実施機関 / Support Institute

自然科学研究機構 分子科学研究所 / IMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions

キーワード / Keywords

フォトクロミック化合物

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

高見 静香

所属名 / Affiliation

新居浜工業高等専門学校　環境材料工学科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

江原 正博

利用形態 / Support Type

（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

MS-302：大規模量子化学計算

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

代表的な光応答性分子にジアリールエテンやターアリレンが挙げられる。これらは、芳香族部位をA、そして二重結合部をEとすると、AEA配列とAAA配列の6p電子環状系分子であり、この配列がフォトクロミック挙動に大きな影響を与えることが分かっている。本研究では、新しくAAE型光応答性分子に着目するとフォトクロミック挙動のみならず蛍光特性にも違いが見られた。特に、異性体から異なる波長の蛍光を発するのでマルチカラー蛍光材料への展開も期待できる。本支援を受けて分子構造のシミュレーション解析を系統的に行い、光反応性と蛍光特性の相関性を明らかにすることが目的である。

実験 / Experimental

本研究では、AAE型の幾つかの光応答性分子を合成し、そのフォトクロミック挙動を検討するために紫外線を照射し生成した着色体の最大吸収波長を測定した。分子構造と吸収波長の相関性を明らかにするべく、基底関数のωB97XD/6-31 G(d.p)を用いてDFT計算を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

AAE型分子のフォトクロミック挙動や蛍光挙動を比較検討するために左右の部位を入れ替えた2種の分子を合成した。これらは紫外線を照射すると赤色に着色し、1bの最大吸収波長は497 nm、1b'では516 nmとなり20 nmも違いが見られた。その原因を探るべくDFT計算でHOMOとLUMOのバンドギャップ幅を解析した所、図1に示すように1bでは6.21eVで1b'では6.15eVであり、1b'の値が1bと比べて小さくなった。これは、軌道係数の分布の違いに起因しており、1b'の長波長シフトにつながる事が分かった。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1　DFT計算によるHOMO-LUMOの電子状態

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

・科学研究費補助金、基盤研究C「配列が異なる６π電子環状系フォトクロミック分子の光反応性の解明」
・共同研究者　奈良先端科学技術大学院大学　河合壯教授、兵庫教育大学　山口忠承教授、
・共同研究者　愛媛大学大学院理工学研究科　朝日剛教授、石橋千英講師

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 紀要１件：高見静香、河合壯、山口忠承、入江正浩「様々なアリール基を有するチアゾリルビニルシクロペンテン誘導体のフォトクロミズム」新居浜工業高等専門学校紀要. 2023年1月.
2. 高見静香、山崎凛人、石橋千英、水田麻友、朝日剛、山口忠承、河合壯「チエニルビニルチアゾール誘導体の蛍光特性」第103回春季日本化学会年会　2023年３月.
3. 山口忠承、高見静香「卓上型核磁気共鳴装置を用いた糖の分析」第10３回日本化学会春季年会、2023年3月.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件