未来物質領域M1コロキウム　2011年5月25日　第１発表者

発表者

國司知宏（宮坂研）

指導教員

宮坂博

Title

Dynamics and Mechanisms of the Multiphoton Gated Photochromic Reaction of Diarylethene Derivatives

Abstract

Photochromism is a clor change of materials induced by light irradiation in its original meaning. For molecular systems, photochromism is defined as reversible processes between two isomers, where at least one of the two processes is induced by photo-excitation. By the photochromic reactions, physical properties of the molecule, such as absorption spectrum, fluorescence spectrum, dipole moment, refractive index etc, change rapidly and reversibly. This rapid and reversible change of molecular properties has been attracting much attention also from the application to the new optical and photonic devices, such as memomries, switches, actuators.　
In this paper, the multiphoton cycloreversion reaction of the diarylethene derivative was investigated by means of picosecond and femtosecond laser photolysis methods. Interestingly, the excitation by picosecond laser enhanced the cycloreversion reaction yield drastically, compared to the reaction by the steady-state irradiation and that by the femtosecond laser excitation ( reaction yield : ca. 1 % ). Excitation intensity dependence of the cycloreversion reaction revealed the successive two-photon absorption process leading to higher excited states opened the efficient cycloreversion process with a raction yield of ca. 50%, while the one-photon absorption directly pumped to a higher excited state did not lead to the efficient cycloreversion process.　
In the presentation, I introduce the photochromism, the interesting photochromic properties, the application of photochromic materials and the mechanism of photochromic reactions, together with the multiphoton gated photochromic reaction.

日本語タイトル

多光子ゲートのフォトクロミック反応を示す ジアリールエテン誘導体のダイナミクスとメカニズム

日本語概要

　フォトクロミズムとは広義には光照射によって物質の色が変化する現象である。分子系に対しては、フォトクロミズムは2つの異性体間で少なくとも一方の過程が光励起により誘発される可逆過程として定義されている。フォトクロミック反応によって、吸収スペクトル、蛍光スペクトル、双極子モーメント、屈折率などといった分子の性質は迅速にかつ可逆的に変化する。この変化は光メモリ、光スイッチ、光アクチュエーターといった新規の光デバイスへの応用からも非常に注目されている。
　本論文では、ピコ秒レーザー、フェムト秒レーザー光時間分解分光法を用い、ジアリールエテン誘導体の多光子開環反応について報告する。興味深い事にピコ秒レーザーで励起した場合、定常光照射やフェムト秒レーザーで励起した場合(反応収率：約1%)と比べ、開環反応収率が劇的に向上した。開環反応の励起光強度依存性を調べた結果、高位励起状態を生成する逐次二光子吸収過程が約50%の反応収率でもって効率的に開環過程が進行するが、一方で高位励起状態へ直接励起した一光子吸収では効率的に開環過程が進行しないという事が明らかになった。
　発表では、多光子ゲートのフォトクロミック反応とともに、フォトクロミズム、フォトクロミズムの興味深い性質、フォトクロミック材料の応用、フォトクロミック反応のメカニズムについても紹介する。

References

1. Murakami, M.; Miyasaka,H.;Okada, T; Kobatake, S. ;Irie, M. J. AM. CHEM. 2004, 126, 14764.
2. Kobatake, S.; Takami, S.; Muto, H.; Ishikawa, T.; Irie, M. Nature 2007, 446, 778