力により円偏光蛍光をon／offスイッチする超分子メカノフォア

東京科学大学（Science Tokyo） 物質理工学院 材料系の相良 剛光 准教授、東京農工大学 大学院工学研究院 応用化学部門の中野 幸司 教授らの研究グループは「力」によって、円偏光発光（CPL）を1分子レベルでon／off制御できる超分子メカノフォアの開発に成功しました。

CPLは右回りの光と左回りの光の割合が異なる発光現象で、3Dディスプレーや偽造防止インク、バイオセンシング技術などへの応用が期待されています。これまでの研究では、CPLを熱や光を用いて制御した例はありましたが、「力」を用いて単一分子レベルで制御した例はありませんでした。

今回、本研究グループは、CPLを示すヘリセンと呼ばれる蛍光団をロタキサンに組み込んだ、力を可視化する分子ツール「超分子メカノフォア」を開発しました。これを、ダブルネットワーク（DN）ゲルの架橋点に導入しました。溶媒によるゲルの膨潤が不十分な状態ではロタキサンに力がかからず、ヘリセンと消光団が近接しているため、ヘリセンのCPLが「off」状態となります。

一方で、ゲルを均等に膨潤させると、伸ばされたポリマー鎖によりロタキサンが引っ張られて、ヘリセンと消光団の位置が離れるため、CPLが「on」状態となります。このon／off挙動は、ゲルの膨潤に用いる溶媒を変更することで可逆的に制御できました。

今回確立した、ゲルの膨潤・収縮を利用したCPLの評価法は、今後、力によってCPL特性が変化するあらゆる分子の評価に用いることができます。また、超分子メカノフォアによるその他の光機能の制御も可能であり、今後さらなる超分子メカノフォアライブラリーの拡大が期待されます。

本成果は、2026年7月24日（現地時間）にドイツ化学誌「Angewandte Chemie International Edition」誌に掲載されました。