伊藤 傑

いとう すぐる
Suguru Ito
横浜国立大学大学院工学研究院
准教授
A02
専門分野有機合成化学・有機光化学・超分子化学
公募班（2020-2021）

機械的刺激応答性ソフトクリスタルの合理的創製とその定量解析法の高度化

キーワード
ソフトクリスタル、メカノクロミック発光、有機蛍光色素、多色発光、分子間相互作用、トライボロジー、固体NMR
関連する研究者
研究協力者: 中野健（横浜国立大学大学院環境情報研究院、教授）
研究協力者: 川村出（横浜国立大学大学院工学研究院、准教授）

研究概要

「こする」などの機械的刺激により発光特性が変化する「メカノクロミック発光」は、ソフトクリスタルが示す代表的な刺激応答挙動の一つである。本研究代表者はこれまでの研究で、ソフトクリスタルの機械的刺激に対する応答性を定量的に評価するための装置を開発することに成功した。また、二成分系有機ソフトクリスタルを創製し、メカノクロミック発光材料の新たな設計指針を確立した。

本研究では、メカノクロミック発光性ソフトクリスタルのさらなる構造開拓と機構解明を実現する。具体的には、(1)新規発光性ホスト分子を創製し、ゲスト分子との複合化により機械的刺激応答性を合理的に制御する手法を確立する。(2)メカノクロミック発光性ソフトクリスタルの機械的刺激応答性の定量解析に基づき、メカノクロミック発光のエネルギーダイアグラムを解明する。また、領域内共同研究により、ソフトクリスタルの多彩な機械的刺激応答挙動を定量化し、ソフトクリスタルの機械的刺激に対する応答性を包括的に理解する。

二成分系有機ソフトクリスタルによるメカノクロミック発光
ホスト-ゲストソフトクリスタルの創製
公募班（2018-2019）

多色発光性有機ソフトクリスタルの創製と機械的刺激応答性の定量解析

キーワード
ソフトクリスタル、メカノクロミック発光、有機蛍光色素、多色発光、分子間相互作用、トライボロジー、固体NMR
関連する研究者
研究協力者: 中野健（横浜国立大学大学院環境情報研究院、教授）
研究協力者: 川村出（横浜国立大学大学院工学研究院、准教授）

研究概要

「こする」などの機械的刺激に応答して発光色が変化する「メカノクロミック発光」を示すソフトクリスタルは、本領域の中核をなす研究対象の一つである。これまでに研究代表者は、「変化した発光色の自己回復」や、「こする力の強さに応じた発光色の二段階変化」が起こるメカノクロミック発光性有機ソフトクリスタルを得ることに成功している。本研究では、発光色変化に必要な機械的刺激の定量評価手法、及び、多色間メカノクロミック発光性ソフトクリスタルの新創製手法を確立することで、メカノクロミック発光性有機ソフトクリスタルの機構解明と構造開拓を行う。具体的には、(1)独自に設計開発する装置による「こする力」の定量化、(2)異分子間相互作用の変化を活用した多色発光性ソフトクリスタルの創製に取り組む。また、領域内共同研究により、種々のソフトクリスタルの構造変化に要する機械的刺激の定量化にも取り組み、本現象を包括的に理解することを目指す。

二段階メカノクロミック発光性ソフトクリスタル
多色間メカノクロミック発光性ソフトクリスタルの新創製手法

研究業績

査読付発表論文

A02-14

  1. "Luminescent polymorphic crystals: mechanoresponsive and multicolor-emissive properties" *S. Ito, CrystEngComm, 24, 1112-1126 (2022).(Cover)
    DOI: 10.1039/D1CE01614H
  2. "Mechanochromic luminescence of soft crystals: Recent systematic studies in controlling the molecular packing and mechanoresponsive properties" *S. Ito, J. Photochem. Photobiol., C, 51, 100481 (2022).
    DOI: 10.1016/j.jphotochemrev.2021.100481
  3. “In Situ Exploration of Stimulus-Induced Emission Changes in Mechanochromic Dyes” M. Yamashita, S. Nagai, *S. Ito, *T. Tachikawa, J. Phys. Chem. Lett., 12, 7826-7831 (2021).(領域内共同研究 A03公募 立川)
    DOI: 10.1021/acs.jpclett.1c02015
  4. “Mechano- and Thermo-responsive Luminescence of Crystalline Thienylbenzothiadiazole Derivatives: Stepwise Hypsochromic Switching of Near-Infrared Emission” R. Yoshida, *T. Tachikawa, *S. Ito, Cryst. Growth Des., 22, 547-558 (2022).(領域内共同研究 A03公募 立川)
    DOI: 10.1021/acs.cgd.1c01128
  5. “Mechanochromic Luminescence (MCL) of Purely Organic Two-Component Dyes: Wide-Range MCL over 300 nm and Two-Step MCL by Charge-Transfer Complexation” *S. Ito, R. Sekine, M. Munakata, M. Yamashita, *T. Tachikawa, Chem. – Eur. J., 27, 13982-13990 (2021).(Cover)(領域内共同研究 A03公募 立川)
    DOI: 10.1002/chem.202102700
  6. “Mechanochromic Luminescence and Solid-State Circularly Polarized Luminescence of a Chiral Diamine-Linked Bispyrene” *S. Ito, R. Sekine, M. Munakata, M. Asami, T. Tachikawa, D. Kaji, K. Mishima, *Y. Imai, ChemPhotoChem, 5, 920-925 (2021).(Front Cover)(領域内共同研究 A03公募 立川、A03公募 今井)
    DOI: 10.1002/cptc.202100087
  7. “Multi-color mechanochromic luminescence of three polymorphic crystals of a donor–acceptor-type benzothiadiazole derivative” *S. Ito, S. Nagai, T. Ubukata, T. Tachikawa, CrystEngComm, 23, 5899-5907 (2021).(領域内共同研究 A03公募 立川)
    DOI: 10.1039/D1CE00445J
  8. “Tunable mechanochromic luminescence via surface protonation of pyridyl-substituted imidazole crystals” R. Kubota, Y. Yuan, R. Yoshida, *T. Tachikawa, *S. Ito, Mater. Adv., (2022).(領域内共同研究 A03公募 立川)
    DOI: 10.1039/D2MA00256F
  9. “Extension of the mechanoresponsive luminescence shift via formation of a doped organic crystal” R. Yoshida, *T. Tachikawa, *S. Ito, Chem. Commun., (2022).(領域内共同研究 A03公募 立川)
    DOI: 10.1039/D2CC00741J
  10. "Recent Advances in Mechanochromic Luminescence of Organic Crystalline Compounds" *S. Ito, Chem. Lett., 50, 649-660 (2021).
    DOI: 10.1246/cl.200874
  11. "Two types of two-step mechanochromic luminescence of phenanthroimidazolylbenzothiadiazoles" S. Takahashi, S. Nagai, M. Asami, *S. Ito, Mater. Adv., 1, 708-719 (2020).
    DOI: 10.1039/D0MA00198H
  12. "Sequential Halochromic/mechanochromic Luminescence of Pyridyl-substituted Solid-state Emissive Dyes: Thermally Controlled Stepwise Recovery of the Original Emission Color" S. Ito, C. Nishimoto and S. Nagai, CrystEngComm, 2019, 21(38), 5685–5854.(Cover)
    DOI: 10.1039/C9CE01037H
  13. "Switching the Direction of Mechano-responsive Emission Color Change of Triphenylimidazolylbenzothiadiazole" S. Ito, S. Nagai, T. Ubukata and M. Asami, Chemistry Letters, 2019, 48(12), 1492–1495.
    DOI: 10.1246/cl.190680
  14. "Tunable Mechanochromic Luminescence of 2-Alkyl-4-(pyren-1-yl)thiophenes: Controlling the Self-recovering Properties and the Range of Chromism" M. Ikeya, G. Katada and S. Ito, Chemical Communications, 2019, 55(82), 12296–12299.(Outside Back Cover、プレスリリース).
    DOI: 10.1039/C9CC06406K
  15. "Efficient and Versatile Mechanochromic Luminescence of Phenanthroimidazolylbenzothiadiazoles: Tricolor Switching and Directional Control over the Chromism" S. Nagai, M. Yamashita, T. Tachikawa, T. Ubukata, M. Asami, S. Ito, Journal of Materials Chemistry C, 2019, 7, 4988-4998.(Inside Back Cover、領域内共同研究 A03公募 立川)
    DOI: 10.1039/C9TC00157C
  16. "Tricolor mechanochromic luminescence of an organic two-component dye: visualization of a crystalline state and two amorphous states" S. Ito, G. Katada, T. Taguchi, I. Kawamura, T. Ubukata, M. Asami, CrystEngComm, 2019, 21, 53-59.
    DOI: 10.1039/C8CE01698D

報道・アウトリーチ活動・特許・その他

A02-14

  • 森永貴大、伊藤傑、髙橋昌平、「インドリルベンゾチアジアゾール誘導体、有機蛍光材料および硬化膜」、特願2020-172831、（出願日2020年11月20日）

国際学会発表

A02-14

  1. "Mechanochromic luminescence of organic two-component luminophores" S. Ito, International Conference on Photochemistry (ICP2021) (Online, 22 July, 2021)
  2. "Mechanochromic luminescence of two-component solid-state fluorophores" S. Ito, The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021) (Online, 17 December, 2021)
  3. "Tunable mechanochromic luminescence of organic two-component dyes composed of dibenzofuran-based bispyrene and electron-deficient dyes" S. Ito, R. Sekine, M. Munakata, M. Yamashita, T. Tachikawa, ACS Spring 2022 (Online, 21 March, 2022)
  4. "Wide-Range and Two-Step Mechanochromic Luminescence of Organic Two-Component Dyes" S. Ito, R. Sekine, M. Munakata, M. Yamashita, T. Tachikawa, 11th Asian Photochemistry Conference (APC2021) (Online, 4 November, 2021)
  5. " Crystal-to-Amorphous Phase Transitions of Mechanochromically Luminescent Organic Molecules" S. Ito (Invited), The 101st CSJ Annual Meeting, Luminescence Chemistry Ensemble: From the Aggregate Model to Amorphous Solid (Online, Mar. 20, 2021)

受賞

A02-14

  1. 第10回新化学技術研究奨励賞, 伊藤傑,「機械的刺激に応答する二成分系発光スイッチング材料の開発」, 公益社団法人新化学技術推進協会, 2021年6月10日
  2. 第33回安藤博記念学術奨励賞, 伊藤傑, 「電荷移動発光の精密制御に基づく機械刺激応答型有機発光材料の開発」, 一般財団法人安藤研究所, 2020年10月17日
  3. 第35回若い世代の特別講演会講演証, 伊藤傑,「有機結晶の精密構造制御に基づく高機能性発光センシング材料の開発」, 公益社団法人日本化学会, 2021年3月22日
  4. 受賞タイトル：第3回スマート・マテリアル研究会講演会　若手奨励賞　受賞者：高橋 昌平
  5. 受賞タイトル：International Congress on Pure & Applied Chemistry (ICPAC) Yangon 2019, ICPAC Yangon 2019 Lecture Award　受賞者：伊藤 傑
関連ウェブサイト
連絡先
suguru-ito[at]ynu.ac.jp