機能性色素の基礎・合成・物性・設計・応用例

機能性色素 (Functional Dye) は、1970年代後半に日本から発生した学術用語であり、光・熱・圧力・磨砕・電場・磁場などの何らかの操作 (外部刺激) によって、色や発光性が変化する・情報を記録する・エネルギー変換を引き起こすなどの新しい機能を発現する分子群である。したがって、機能性色素はオプトエレクトロニクスデバイスや環境分野さらには医療分野に応用できるため、持続可能な開発目標 (SDGs) に資する重要な材料群である。 　本セミナーでは、機能性色素の合成、色素構造と光物性・電気化学的特性、デバイス物性 (外部刺激応答性材料・光電変換・センサー・光増感など) および評価方法に関する知識を学び、それぞれの応用分野に最適な機能性色素の分子設計指針と新規な色素母体骨格の開発およびオプトエレクトロニクスデバイス (有機系太陽電池・発光素子) 、環境分野 (蛍光センサーなど) および医療分野 (光線力学的療法) への応用展開について紹介する。

1. 機能性色素とは
   1. 色素の変遷と分類
   2. 機能性色素の合成
   3. 機能性色素の物性
   4. 機能性色素の分子設計
   5. 機能性色素の応用例
2. 機能性色素の光物性と電気化学的特性
   1. 光吸収スペクトル
   2. 蛍光・燐光発光
   3. 励起エネルギー移動と電子移動
   4. 酸化還元およびHOMO・LUMO
   5. 経験値と分子軌道計算による分子設計
3. 外部刺激応答性の機能性色素の分子設計と物性:メカノフルオロクロミック色素
   1. 固体発光性
   2. 分子間相互作用の制御
   3. メカノフルオロクロミズム
   4. 結晶とアモルファス
   5. 理論的考察
4. 分子認識能を有する機能性色素の分子設計と物性:蛍光性水センサー
   1. ホスト・ゲスト
   2. 分子間相互作用
   3. 分子認識と光吸収・蛍光特性
   4. 蛍光性水センサー
   5. 蛍光性クラスレート色素
5. 光電変換用の機能性色素の分子設計と物性:色素増感太陽電池用光増感色素
   1. 光電流・光起電圧
   2. 電子移動の最適化
   3. 分子配列・配向性の制御
   4. 電極と色素間の相互作用
   5. 耐久性
6. 一重項酸素を発生する機能性色素の分子設計と物性:光線力学的療法用光増感色素
   1. 一重項酸素の発生機構
   2. 一重項酸素発生の評価法
   3. 色素骨格と一重項酸素発生
7. 新規な色素母体骨格の分子設計・合成と光電特性:縮環系芳香族化合物
   1. 分子軌道計算による分子設計
   2. 合成法
   3. 光物性と電気化学的特性
• 質疑応答