機能性色素の構造・物性・機能発現と分子設計・応用展開

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・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である。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、構造と光物性・電気化学的特性および機能発現との関係などの基礎知識と各種用途に応じた色素の分子設計・評価方法ついて解説する。また、新規な色素母体骨格の創製と機能性色素研究 (固体発光性色素、比色・蛍光センサー、光電変換用色素、一重項酸素発生光増感色素) の最前線について、分子設計や新規色素骨格創製をするための考え方を含めて解説する。

1. 機能性色素とは
   1. 機能性色素の分類
   2. 機能性色素の分子設計
   3. 機能性色素の合成
   4. 機能性色素の物性
   5. 機能性色素の応用例
2. 色素の構造と物性: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. 分子軌道計算による色素分子設計
3. 機能性色素の機能発現
   1. フォトクロミック色素
   2. サーモクロミック色素
   3. ピエゾ・メカノクロミック色素
   4. ソルバトクロミック色素
   5. 蛍光ソルバトクロミック色素
   6. エレクトロクロミック色素
   7. 液晶表示用 (ニ色性) 色素
   8. エレクトロルミネッセンス用色素
4. 新規な色素母体骨格の分子設計・合成と光電特性
   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
5. 固体発光性の機能性色素の分子設計と物性
   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. 理論的考察
6. 一重項酸素を発生する機能性色素の分子設計と物性
   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. 光電変換用の機能性色素の分子設計と物性
   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. 色素増感型光電気化学セル
8. 分子認識能を有する機能性色素の分子設計と物性
   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. 各種の比色・蛍光性センサー
• 質疑応答