将来的な有機 EL、化学センサー、生体イメージングなどへの応用に期待

　国立大学法人岐阜大学 工学部 化学･生命工学科 村井利昭教授らの研究グループは液中のpH に依存して蛍光色が変化する蛍光物質を開発しました。この研究成果は論文誌「ChemistryOpen」オンライン版に 2016 年 8 月 2 日付で掲載されました。
　色の源には様々な物質（元素や化合物）が関与していますが、これまでの常識では、ある物質が発現できる色は、少しの例外を除いて、一つであると信じられてきました。ところが、村井教授らは、自身の研究グループが合成に成功した低分子の蛍光化合物では、酸と反応すると発現する色が変化することを突き止めました。
　さらに、pH を変えることで単一の有機化合物による多彩な蛍光色を実現しました。本研究では、村井教授らが開発した硫黄原子・窒素原子を組み込んだ新たな低分子有機化合物（アミノチアゾール）が塩基として作用し、酸を加えることで、単一分子による多彩な色の蛍光を実現したものです。また塩基と酸の当量比の微調整により白色発光も実現しました。
　本研究は、岐阜大学と京都大学との共同研究で、科学技術振興機構（JST）の戦略的創造研究推進事業 先導的物質変換領域（ACT-C）および日本学術振興会（JSPS）研究費助成事業「新学術領域研究」の一環として行われました。

主な研究者

村井利昭（工学部 化学・生命工学科 教授）

今回の研究成果

　村井教授らの研究グループは近年、硫黄原子と複数の窒素原子を導入した低分子有機化合物群（アミノチアゾール）の合成研究を展開してきました。その中で、五員環のある特定の位置に窒素原子を導入した新たな化合物が、蛍光を示すことを見いだしました。一般に多くの発光化合物は、化合物を構成している炭素骨格が平面状に存在しているのに対して、村井教授らの化合物は図３に示すように五員環の部分と窒素原子が導入された部分が大きくねじれています。研究グループはこの特徴的な分子構造に、異なる置換基や元素を組込むことで、発光色を青色から赤色まで制御しうることを明らかにしています。
　村井教授らは、この新たな蛍光化合物の特定の部位に塩基性官能基を導入することで、単一の蛍光発光分子でありながら、酸の添加という操作により発光色を微調整し、多彩な発光を実現できる系を構築しました。具体的には、青色蛍光化合物に塩酸を加えていくと、青色の蛍光は徐々に消え、代わって黄色の蛍光を示します。酸の選択によっても蛍光色が異なります。さらに、ある特定の酸との混合比を調整することで、たった一つの分子からなる、白色発光も実現しました。 蛍光灯は、赤、緑、青色の組合せで白色発光を達成しています。それに対して、二色を組合せて白色発光を実現することもできます。その一つが青色と橙色です。ここでは先の当量比の微調整で、もともと青色発光化合物だったものの一部が、酸の作用で橙色発光化合物に変化し、これらで白色発光に至っています。
　この化合物の蛍光は酸と塩基の中和反応に由来するため、酸を加えて発光色を作成した後に、塩基を加えると、もとの青色発光色が再現されます。

詳細は こちらから