ポイント
- 長さと色素サイトの配向・配列・距離が正確に規定された１次元分子鎖（ナノチェーン）を創製しました。
- ナノチェーン内の励起子の移動を既存例よりも精密にモデル化し、発光データをシミュレーションすることで、これまで定量が困難であった励起子移動プロセスの速度を明らかにしました。
- 本研究で用いた手法とモデルは、レーザーや検出器の性能に制限されない、新たな手法による超高速光現象の解析に相当し、分子性ナノ材料における光化学・光物理現象を理解するための標準的方法論に資することが期待されます。
デバイスの超小型化が進む現在、効率的な光輸送を実現するナノスケールの分子光導波路（光がほぼ漏れることなく伝わる通路）の開発と、その光伝達ダイナミクスの解明が求められています。分子材料内での詳細な励起子挙動を分析するためには、励起子が停留する各色素サイトの配向・配列・距離が規定される分子設計が求められます。しかし従来の研究では、これらの条件を満たす分子鎖の開発は達成されていませんでした。
東北大学 大学院理学研究科の豊田 良順 助教、谷口 晴 大学院生、千葉 湧太 大学院生、坂本 良太 教授の研究グループは、東京理科大学の福居 直哉 助教、西原 寛 教授ら、京都大学の浦谷 浩輝 特定助教（科学技術振興機構 さきがけ専任研究者を兼任）、帝京科学大学・分子科学研究所の高谷 光 教授との共同研究により、鎖長や内部構造が一義に規定された金属錯体分子鎖（ナノチェーン）を系統的に合成・単離することに成功しました。その構造的特色を生かし、ナノチェーンからの発光現象を理論的に再現するという独自の戦略を取ることで、これまで定量が困難であった最近接サイト間での励起子の移動速度を見積もることに初めて成功しました。本研究は超短波レーザーを用いずに超高速光現象を理解するための新たな解析手法として期待されます。
本研究成果は、２０２５年２月４日付（現地時間）で科学誌「Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」誌にオンライン掲載されました。
本成果は、ＪＳＴ 創発的研究支援事業（ＪＰＭＪＦＲ２０３Ｆ）、ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業 さきがけ（ＪＰＭＪＰＲ２２Ｑ５、ＪＰＭＪＰＲ２３Ｑ２）、科学研究費補助金（ＪＰ２４Ｋ０１４９４、ＪＰ２３Ｈ０３９３７、ＪＰ２３Ｈ０４６１２、ＪＰ２２Ｋ１９０４０、ＪＰ２１Ｈ００３９５、ＪＰ２０Ｈ０２５４７、ＪＰ１８ＫＫ０３９５、ＪＰ２４Ｈ０１６９０、ＪＰ２３Ｈ０４５７３、ＪＰ２２Ｋ２０５５２、ＪＰ２３Ｈ０３９７６）、旭硝子財団、日本板硝子材料工学助成会からの助成を受けて実施されました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（８９９ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “Discrete coordination nanochains based on photoluminescent dyes reveal intrachain exciton migration dynamics”
- ＤＯＩ：10.1038/s41467-025-56381-0
＜お問い合わせ先＞
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＜研究に関すること＞
豊田 良順（トヨダ リョウジュン）
東北大学 大学院理学研究科 化学専攻 助教
Tel：022-795-6547
E-mail：ryojun.toyoda.a8
tohoku.ac.jp福居 直哉（フクイ ナオヤ）
東京理科大学 研究推進機構 総合研究院 助教
Tel：04-7124-1501（内線 4638）
E-mail：n-fukuirs.tus.ac.jp坂本 良太（サカモト リョウタ）
東北大学 大学院理学研究科 化学専攻 教授
Tel：022-795-3681
E-mail：ryota.sakamoto.e3tohoku.ac.jp -
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
加藤 豪（カトウ ゴウ）
科学技術振興機構 創発的研究推進部
〒102-8666 東京都千代田区四番町５番地３
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E-mail：souhatsu-inquiryjst.go.jp安藤 裕輔（アンドウ ユウスケ）
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ
〒102-0076 東京都千代田区五番町７ Ｋ’ｓ五番町
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E-mail：prestojst.go.jp -
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