15/08/02 14:27:36.41 .net
外的刺激で蛍光波長が可逆的に切り替わる有機蛍光色素を開発 | 理化学研究所
URLﾘﾝｸ(www.riken.jp)
URLﾘﾝｸ(www.riken.jp)
図1 cis-ABPX01の分子構造と発光特性
(a) cis-ABPX01の分子構造とキサンテン環部位（太線）。
(b) cis-ABPX01結晶の固体蛍光スペクトル。左側写真：cis-ABPX01結晶の様子、右側写真: 365 nm 光照射時の固体蛍光の様子。
URLﾘﾝｸ(www.riken.jp)
図2 cis-ABPX01のクラスレート（包接）結晶の構造と光物性との関係
キサンテン環部位が、5 Å 以下の分子間距離まで近接した二量体からなる結晶構造（ジクロロメタン包接結晶）の場合、波長750 nm付近の近赤外発光を示す。
URLﾘﾝｸ(www.riken.jp)
図3 すり潰しとガスの暴露による蛍光波長の変化
cis-ABPX01の結晶をすり潰して外的刺激を与えると近赤外発光の強度が減弱し、青色蛍光の発光強度が増加した。溶媒分子（CH2Cl2）を含む蒸気を暴露すると、近赤外の蛍光強度が
回復した。この性質を利用し、力のかかった部分を目に見える青色の蛍光色としてモニタリングすることができる（右下図）
背景
有機色素には、分子全体に広がるパイ電子[3]の働きにより、効率良く光を吸収、放出する性質を示すものがあります。ライフサイエンス分野では、光の照射で発光する有機蛍光色素が、生体内の
分子や細胞を観察するための目印として用いられています。工業分野では、有機EL（有機エレクトロルミネッセンス）や色素レーザーなどの最先端材料として有機色素が広く利用されています。
これまで多くの有機色素分子が人工的に合成されていますが、さらに新たな光物性や機能性を見いだすため、現在も世界中で活発に研究が行われています。
従来より、有機色素分子の開発は、単分子を構造単位として、その機能探索が行われてきました。特に近年では、理論化学・計算化学の発展に伴い、単分子状態における電子の構造や光物性を
高精度に予測できるようになったことから、論理的かつ効率的な開発が可能となっています。これに対して、単分子が集合した固体状態（結晶状態）で機能する有機色素は、パイ電子の構造などが
複雑となるため、論理的な設計が未だ困難です。そこで、新たな色素骨格を作り、分子を1次元、2次元および3次元に組み立て、さまざまな分子集合体を実際に作り、試行錯誤する研究アプローチが
有効です。この手法では、分子の構造に偶然の多様性が生じる余地があり、単分子状態では予想もできない光物性や機能性を見出す可能性を秘めています。
共同研究グループは、分子が凝集すると発光する新しいタイプの有機蛍光色素「アミノベンゾピラノキサンテン系色素(ABPX)」を2010年に開発し注1）、結晶状態での発光に向けた基礎研究を
推進してきました。また、この色素を利用した金属イオンセンサーを開発するなど、応用への展開も同時に進めてきました注2）。
注1）2011年2月15日プレスリリース「凝集すると発光する新タイプの有機系蛍光色素分子を開発」
注2）2013年8月2日プレスリリース「金属イオンの濃度に応答して色調が変わるケミカルセンサーを開発」