芝浦工大が新たな不可視光の可視化材料を開発！

不可視光を可視化する新材料の開発

芝浦工業大学の研究チームが、画期的な有機結晶材料を開発しました。この材料は、私たちの目には見えない紫外光や近赤外光を“色”として可視化する能力を持っています。東京都江東区に位置するこの大学の堀顕子教授を中心としたチームは、早稲田大学と東京科学大学と連携し、この革新的な技術を生み出しました。

二重光特性の実現

この新しい有機結晶材料は、紫外光と近赤外光といった異なる波長の光に応答し、単一の結晶で発色が切り替わるという特性が大きな魅力です。紫外光（365 nm）を照射すると、赤色の発光（約613 nm）が観察され、近赤外光（1050 nm）を照射すると、第二高調波が発生し、緑色光（525 nm）が現れます。この二重の光応答特性を一つの結晶で実現するのは、非常に珍しいと言えます。

なぜ不可視光の可視化が重要なのか

紫外光や近赤外光は、光通信や医療、さらに光加工など多岐にわたる分野で利用されています。しかし、これらの光は直接目で見ることができないため、その存在や動きについて把握することが難しいのが現実です。そこで、不可視光を可視化する材料が求められてきました。特に、有機材料は設計の自由度が高く、様々な機能を持たせやすいとされていますが、これまでは実現が難しかったのです。

研究の経緯とアプローチ

研究チームでは、1,2,5-チアジアゾール誘導体を用いたピラジン誘導体を合成しました。その結果、この結晶は紫外光照射下でエキシマー形成による赤色発光を示し、発光光と吸収光の波長差が200 nmを超えるという非常に大きなストークスシフトが観察されました。

また、近赤外光の照射により、結晶の非中心対称構造が第二高調波を引き起こし、近赤外光が可視光に変換されることが確認されました。この研究の新しさは、単一の有機結晶において、紫外光と近赤外光に異なる発光メカニズムを実現した点にあります。