ファインケミカル

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東京科学大学　小西玄一
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金沢大学　佐々木陽夏
埼玉大学　鈴木美穂
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目次

【特集】次世代発光システムがもたらす革新─凝集誘起発光(AIE)の機能開拓と多分野展開─

凝集誘起発光の機構解明と分子設計―円錐交差へのアクセス制御―
Mechanistic Elucidation and Molecular Design of Aggregation-Induced Emission through Control of Conical Intersection ccessibility

凝集誘起発光(AIE)は,分子の凝集に伴って発光が増強する光物理現象である。本稿では,AIEの発現を支配する無輻射失活に着目し,円錐交差(CI)へのアクセス性から発光機構を解説する。さらに,橋かけ構造やドナー-アクセプター設計によるAIE色素の合理的分子設計と,極性・粘度応答への展開を紹介する。

【目次】
1　はじめに:凝集誘起発光の特徴と分子設計上の課題
2　円錐交差(CI)へのアクセス制御に基づくAIEの発現機構の解明
3　橋かけスチルベン:やわらかな環状構造によるCIアクセスの制御
4　橋かけ構造による固体発光と分子間相互作用の制御
5　極性応答発光とAIEを両立する橋かけスチルベン
6　ドナー-アクセプター非対称性に基づくCIアクセスの予測設計
7　AIE色素の粘度応答を支配する構造ダイナミクス
8　おわりに

ジベンゾイルメタナトフッ化ホウ素錯体α位への置換基導入による凝集誘起発光機能の発現と結晶発光特性
Emergence of Aggregation-Induced Emission and Crystalline-state Emission Properties by Introduction of Substituents to Dibenzoylmethanatoboron Difluoride Complexes at α-Position

凝集誘起発光(AIE)は,固体発光材料や蛍光プローブとして幅広い応用が期待されている。本稿では,ジベンゾイルメタナトフッ化ホウ素錯体誘導体を対象に,励起状態ダイナミクスとAIE発現機構の関係を概説する。さらに,その知見に基づく,AIE機能の創出と,結晶化ダイナミクスの蛍光可視化への展開について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　BF2DBM誘導体の凝集誘起発光機能の発現と励起状態ダイナミクスの解明
3　α位へのアルキル基導入によるBF2DBM誘導体の凝集誘起発光機能の創出
4　結晶化ダイナミクス評価のための蛍光プローブとしての凝集誘起発光分子の機能展開
―分子凝集・分子運動凍結過程の蛍光可視化―
5　おわりに

含窒素複素環とスルホニル基を有するAIE活性TADF材料の分子設計と光物性
Molecular Design and Photophysical Properties of AIE-Active TADF Materials with Nitrogen-Containing Heterocycles and Sulfonyl Groups

熱活性化遅延蛍光(TADF)材料は,逆項間交差により三重項励起子を一重項励起子に変換することで,高効率有機ELを実現できる。我々は,熱活性化遅延蛍光(TADF)と凝集誘起発光(AIE)の両方の特性をあわせもつ2Cz2SBおよび2Mi2SBを開発した。これらの分子の溶液は,励起状態における構造緩和によりStokesシフトが大きく,熱失活のため発光量子収率ΦPLは0.10程度である。一方で,薄膜・結晶・および凝集状態においては構造変化が抑制され,Stokesシフトの減少と発光量子収率の増大(ΦPL=0.32)を示し,2Cz2SBは有機EL素子の発光層としても機能した。固体における構造変化の抑制は,時間分解赤外分光法を用いた解析によっても支持された。

【目次】
1　はじめに
2　分子設計および理論計算
3　光物理的特性およびAIE挙動
4　有機EL素子作製
5　AIEメカニズムの解明:時間分解赤外分光による解析
6　おわりに

アルケンにAIE機能を付与するニトリルオキシド型蛍光プローブの開発
Development of a Nitrile N-Oxide Fluorescent Probe for AIE Functionalization of Alkenes

無触媒でアルケンとクリック反応する蛍光プローブ:ピレン含有ニトリルオキシド(Pyrene-NO)を設計・合成した。Pyrene-NOは,末端アルケン,メタクリレート型マクロモノマー,天然不飽和脂質中の内部アルケンと良好に反応し,ピレンを含有する環化付加物を与えた。得られた生成物は,貧溶媒中で凝集誘起発光(aggregation-induced emission,AIE)特性を示した。

【目次】
1 　じめに
2　クリック反応による蛍光プローブの導入
3　ピレン含有ニトリルオキシドの合成と反応
4　蛍光ラベル化分子の特性評価
5　おわりに

AIEの新たな展開:非共役系高分子の自己組織化によるクラスター化誘起発光
New Trends in AIE:Clusterization-triggered Emission through Self-organization of Nonconjugated Polymers

クラスター化誘起発光(CTE:Clusterization-triggered emission)は,芳香環を持たない非共役構造でありながら,水酸基,アミノ基,カルボキシル基や,C-O,C-N結合を持つ分子のクラスター化により発光する現象である。本稿では,非共役系高分子の自己組織化によりCTEを発現する材料群に焦点を当て,筆者らの最近の研究成果を紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　AIE 高分子ナノ組織体とキラルAIE材料
3　キラルCTE高分子
4　おわりに

AIE分子をプローブとした発光画像解析による高分子材料の破損状態の検知
Failure Detection in Polymeric Materials Doped with AIE Molecular Probe by Image Analysis

ペリレン誘導体を凝集誘起発光による力学プローブとして,汎用エンジニアリングプラスチックのポリカーボネートにドープすることでメカノクロミック材料を調製した。紫外光下での発光スペクトルおよび発光画像の延伸による変化をケモメトリックス手法により解析することで,樹脂内部の微視的な変形状態を可視化した。

【目次】
1　はじめに
2　実験方法
2.1　試料
2.2　測定装置
2.3　解析方法
3　結果と議論
3.1　一軸延伸過程のその場発光スペクトルおよび NMF 解析
3.2　一軸延伸過程における発光画像からの破損状態の検知
4　おわりに

AIE特性を活用した追跡型ナノカプセルの形成とDDSへの応用
AIE-Based Nano-Capsule Fabrication and Application for Traceable Drug Delivery System(DDS)

分子が密集して発光するAggregation Induced Emission AIEは微量成分の高精度な検出が必要なことが多いバイオの分野で望ましい特徴である。ここではタンパク質とAIE化合物の複合体が生理的条件下で自己会合しベジクル様会合体を形成,可視化に適したDDSであることを見出した研究成果をまとめた。

【目次】
1　はじめに
2　ナノカプセルの形成と特性評価
3　ナノカプセルへのモデル薬剤の内包
4　ナノカプセルの細胞への取込み
5　おわりに

AIE特性を活かした新規有機シンチレータの開発
Development of Novel Organic Scintillators Using AIE Characteristics

本稿では,AIE特性を有機シンチレータの開発に活用した事例を紹介する。シンチレータに求められる発光特性の観点からAIE特性の利用を着想するに至った経緯を説明する。我々のグループで開発してきたプラスチックおよび有機結晶シンチレータで得られた特性を紹介し,今後の研究展開の展望を述べる。

【目次】
1　シンチレータおよびシンチレーション検出器とは
2　有機シンチレータにおける課題
3　AIE特性を利用したプラスチックシンチレータ開発
4　AIE特性を利用した有機結晶シンチレータ開発
5　まとめと今後の展望

[シリーズ] 世界の新農薬

1　殺虫剤　dimpyrargyl(ジンピラルギル)
2　殺菌剤　amfenamacril(アムフェナマクリル)
3　除草剤　triflupyroxazin(トリフルピロキサジン)
4　除草剤　pendiclofenate(ペンジクロフェネート)

[スタートアップインタビュー] Chema Tech News #9

脱石油への挑戦。水素菌とコリネバクテリウムが切り拓くCO2資源化研究所の未来

化学・素材業界のイノベーションを追う「Chema Tech News」。今回は,独自のバイオ触媒技術を用いてCO2や混合糖から化学品・エネルギーを生産する,CO2資源化研究所を取材しました。三菱化学で30年以上研究に従事した経験を持つ代表取締役の湯川英明氏に,サイエンスの壁を突破した技術の核心や,プラントを持たない独自のビジネスモデル,そして石油コンビナートがバイオへ生まれ変わる未来像について詳しくお話を伺いました。

[スタートアップインタビュー] Chema Tech News #10
巨大蒸留塔を代替する「サブナノレベル」の膜技術!イーセップが挑む化学プラントの省エネ・小型化革命

化学・素材業界のイノベーションを追う連載「Chema Tech News」。今回は,分子レベルの精密制御技術により,化学プラントの大幅な省エネと小型化に挑むイーセップを取材しました。代表取締役の澤村健一氏に,創業の背景から核心技術「ナノセラミック分離膜」の優位性,そしてオープンイノベーションによって拓く産業の未来像について詳しくお話を伺いました。

[ケミカルプロフィル]
エチルベンゼン
NW 酸(ナトリウム塩)
塩化亜鉛

[ニュースダイジェスト]

・海外編
・国内編