Angew. Chem. Int. Ed.
Versatile Mechanochemical Reactions via Tailored Force Transmission in Mechanophores
物質
メカノフォア
アントラセン-マレイミド(AM)メカノフォアを使用。
スピロピランメカノフォアと結合させたタンデムメカノフォアシステムを設計。
方法
力の伝達経路の調整
環状引張構造を導入することで、メカノフォア内の力の伝達を操作。
AMメカノフォアにおける分割された力の伝達経路が、逐次的な結合切断メカニズムを抑制することを確認。
メカノケミカル結合解析
力が分散されることによる反応性抑制効果を評価。
力の伝達経路を調整することで反応速度を制御(例: 0.0160分⁻¹から0.00133分⁻¹まで変化)。
タンデムメカノフォアシステム設計
環状および直線状のAMメカノフォアを統合し、階層的なメカノケミカル活性化を実現。
新発見
反応性の調整
環状引張構造による力の伝達経路操作で、最大12倍の反応性変化を達成。
分割力伝達の効果
力の分割伝達がAMメカノフォアの反応性を効果的に抑制する可能性を示唆。
新しい設計の有用性
環状引張戦略がメカノフォアの反応性調整に有効であり、多機能ポリマーベース材料の設計に貴重な洞察を提供。
Chemistry
Fluorescent Coating through Melanisation of Merocyanine Based on Catechol Chemistry
物質
メロシアニン化合物
ガロール(gallol)と近赤外(NIR)蛍光体を統合。
スピロピラン(SP)とメロシアニン(MC)の形態で異なる特性を持つ。
方法
合成手法
簡便な方法でメロシアニン化合物を合成。
モノマー合成中の各官能基の役割を構造解析で詳細に調査。
ガテコールおよびガロール部位のメラニン化を応用し、蛍光性ポリマーコーティングを作製。
基材
ガラス、銅ニッケル硬貨、有機ポリマーなど多様な基材に適用可能。
新発見
蛍光特性
SPとMC形態の蛍光特性を明らかに。
生体模倣アプローチ
ガテコールとガロールを含むメロシアニンのメラニン化を利用した生体模倣アプローチの初報告。
応用
蛍光性ポリマーコーティングの新しい可能性を示唆。
ChemBolChem
Anion and Substituents Effect on Spectral-Kinetic and Biological Characteristics of Spiropyran Salts
物質
スピロピラン塩: カチオン性ビニル-3H-インドリウム部分を含む化合物。
メロシアニン型: 近赤外(NIR)吸収および蛍光特性を示す形態。
アニオンの種類: 様々なアニオンにより特性が変化する。
方法
合成: 各種置換基を持つスピロピラン塩の合成。
分光分析: 吸収および蛍光特性の解析。
動態解析: 化合物の反応速度および安定性を評価。
毒性試験: アニオンと置換基が毒性に与える影響を調査。
分子ドッキング: DNAとの理論的相互作用モデルを構築。
バイオイメージング: 大腸菌(E. coli)およびアシネトバクター(A. calcoaceticus)のプランクトン性細菌や細菌バイオフィルムの可視化実験。
新発見
スペクトル特性: アニオンはスペクトルおよび動的特性にほとんど影響を与えない。
毒性: アニオンは化合物の毒性に大きな影響を与える。
バイオフィルムの可視化: バイオフィルムを診断するための有用性を確認。
DNAとの相互作用: スピロピラン分子とDNAの結合様式に関する理論モデルを提案。
J Colloid Interface Sci.
Novel core-shell materials SiO2@Tb-MOF for the incorporation of spiropyran molecules and its application in dynamic advanced information encryption
物質
スピロピラン分子(SP): 動的蛍光スイッチの材料として利用。
コアシェル構造(SiO2@Tb-MOF): ランタニド複合体(Tb-MOF)とシリカ微粒子(SiO2)で構成。
ポリジメチルシロキサン(PDMS): 動的蛍光スイッチを含むフィルムの作成に使用。
方法
合成プロセス:
ランタニド複合体(Tb-MOF)とシリカ微粒子を組み合わせ、ソルボサーマル条件でコアシェル構造を作成。
コアシェル構造が緑色蛍光(Tb-MOF)を保持し、SP分子の組み込みに適した大きな比表面積とメソポーラス構造を提供。
動的蛍光スイッチの作成:
SP分子をコアシェル構造に導入し、SP ⊂ SiO2@Tb-MOFを生成。
UV照射:
紫外線照射により、SPがメロシアニン(MC)形態に変化。
この過程で、Tb³⁺とメロシアニン異性体の間で**蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)**が開始され、蛍光が緑から赤へと徐々に変化。
フィルム製作:
SP ⊂ SiO2@Tb-MOFをPDMSに混合してフィルム化し、時間依存蛍光を用いて暗号化パターンを調査。
新発見
動的蛍光の実現:
時間依存型蛍光を利用した動的暗号化パターンと高度な情報暗号化の開発に成功。
コアシェル構造の有効性:
SP分子との組み合わせによる動的蛍光材料の設計基盤を確立。
暗号化材料の可能性:
高い安全性要求を満たす高度な暗号化材料の構築に新たな道を提供。
RSC Advances
Spectroscopic and photochemical evaluation of stereochemically biased 3'-substituted spiropyran photoswitches
物質
スピロピラン光スイッチ:インドリンユニットの3'位に補助的なキラル中心を持つ3種類のスピロピラン光スイッチを合成。
方法
新規合成手法:3'位に定義されたキラリティを持つ光学活性スピロピラン光スイッチを合成するための新しい手法を開発。
酸媒介精製戦略:スピロピランの精製に新しい酸媒介法を適用し、収率を中程度から優れた範囲(最大96%)で達成。
NMR解析:5種類の溶媒を用いて、合成したスピロピランの相対的なジアステレオマー比(syn : anti 最大21 : 79)をNMR分光法で評価。
UV-Vis解析:UV-Vis分光法により光スイッチング特性を測定。
新発見
光スイッチングの加速:クロメン部分の8位に置換基を導入することで、光スイッチングプロセスが顕著に加速することを確認。
Soft Matter
Visualizing fiber end geometry effects on stress distribution in composites using mechanophores
物質
短繊維強化ポリマー複合材料 (SFRCs)
ガラス繊維を補強材として使用。
ニトロスピロピラン (SPN) メカノフォア
機械的応力下で色が変化する分子をポリマーマトリックスに埋め込み。
方法
応力分布の可視化と定量化
SPNメカノフォアの色変化を利用して、繊維端での応力分布を視覚化。
計測技術
共焦点蛍光顕微鏡を用いてSPNの色変化を検出し、リアルタイムで応力分布を把握。
シミュレーション
有限要素解析 (FEA) と組み合わせ、繊維端近傍の局所的応力を評価。
引き抜き試験
単一繊維引き抜き試験を実施し、平面、円錐形、丸形、鋭利形の繊維端形状ごとの応力分布を定量化。
新発見
応力分布の特徴
丸形の繊維端は応力を徐々にマトリックスに伝達し、より効率的な応力分布を実現。
繊維端形状の違いが、異なる破壊メカニズムを引き起こすことを確認。
メカノフォア活性化
繊維端形状および引き抜き変位に応じて、メカノフォア活性化の強度が変化。
設計最適化への貢献
繊維端形状が応力分布管理において重要な役割を果たすことを実証し、複合材料設計の最適化とSFRCの信頼性向上に寄与。
耐久性と性能の向上
メカノフォアを活用したリアルタイム応力可視化により、複合材料の負荷時の応力分布と破壊メカニズムを正確にマッピング可能に。