Yoshimitsu Sagara is an Associate Professor working on supramolecular materials at Department of Materials Science and Engineering in Tokyo Institute of Technology. He was born in 1981 in Takaoka city. He received his Ph.D. with Prof. Takashi Kato from the University of Tokyo in 2009. After working as a JSPS postdoctoral fellow in Kato’s group for one year, he joined Prof. Tetsuo Nagano’s group as a JSPS postdoctoral fellow in the University of Tokyo. Then, he joined Prof. Christoph Weder’s group as a JSPS Postdoctoral Fellow for Research Abroad in 2013. After that, he started to work at Research Institute for Electronic Science (RIES) in Hokkaido University in 2015. He was appointed the present position in 2020. His research interests include various stimuli-responsive photofunctional materials based on supramolecular materials including liquid crystals, micelles, gels, and polymers and their practical applications. Especially, he is now focusing on a varitey of mechanoresponsive luminescent materials.
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環のすり抜けにより力を可視化する蛍光プローブ 材料が受けるpNオーダーの力を2段階で評価する
2021/06/25
Languages： Japanese
要点-「環のすり抜け」を巧みに利用した、力を可視化する分子ツールの開発に成功-力に応じて、蛍光特性の可逆・不可逆変化が段階的に切り替わることを実証-「超分子メカノフォア」の分野をさらに発展概要東京工業大学物質理工学院材料系の相良剛光准教授とスイスフリブール大学AdolpheMerkleInstitu
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One Ring to Rule Them All: Curious Interlocked Molecules Show Dual Response
2021/06/25
Languages： English
Scientists at Tokyo Institute of Technology design polymers infused with a stress-sensitive molecular unit that respond to external forces by switchi
Degree
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Ph.D ( 2009.3 The University of Tokyo )
Research Interests
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supramolecular mechanophore
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cyclophane
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mechanophore
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rotaxane
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fluorescence
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molecular assembly
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mechanoresponsive luminescent materials
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liquid crystals
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Elastomer
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Low-dimensional Mechanochromic Luminescent Materials
Research Areas
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Nanotechnology/Materials / Functional solid state chemistry
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Nanotechnology/Materials / Bio chemistry
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Nanotechnology/Materials / Polymer materials
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Nanotechnology/Materials / Organic functional materials
Education
-
the University of Tokyo School of Engeering Department of Chemistry and Biotechnology
2004.4 - 2009.3
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The University of Tokyo School of Engineering Department of Chemistry and Biotechnology
2002.4 - 2004.3
-
The University of Tokyo College of Arts and Sciences
2000.4 - 2002.3
Research History
-
JST 創発研究者
2021.4
-
Institute of Science Tokyo School of Materials and Chemical Technology Associate Professor
2020.4
Country：Japan
-
JST PRESTO researcher
2017.10 - 2021.3
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Hokkaido University Research Institute of Electronic Science Assistant Professor
2015.7 - 2020.3
-
University of Fribourg Adolphe Merkle Institute ( Prof. C. Weder) Postdoctoral Research Fellow (JSPS Postdoctoral Fellow for Research Abroad)
2013.7 - 2015.6
-
the University of Tokyo Graduate School of Pharmaceutical Sciences project researcher
2013.4 - 2013.5
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the University of Tokyo Graduate School of Pharmaceutical Sciences Postdoctoral Research Fellow (JSPS Research Fellow)
2010.4 - 2013.3
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the University of Tokyo Department of Chemistry and Biotechnology, School of Engineering Postdoctoral Research Fellow (JSPS Research Fellow)（DC2→PD）
2009.4 - 2010.3
Professional Memberships
-
光化学協会
2025.7
-
THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN
-
THE SOCIETY OF POLYMER SCIENCE, JAPAN
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THE JAPANESE LIQUID CRYSTAL SOCIETY
Committee Memberships
-
高分子学会 行事委員会委員
2024.6
Papers
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Rotaxane‐Based Mechanochromic Mechanophore Enabled by Amide Bond Formation Invited Reviewed International journal
Yuto Yoshida, Yoshimitsu Sagara
Chemistry – An Asian Journal 20 ( 10 ) 2025.3
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Enhanced Photothermal Property of Dithienoindacenodithiophene Molecules by [2 + 2] Cycloaddition–Retroelectrocyclization Reaction for Efficient Solar Steam Generation Reviewed International coauthorship International journal
Chia Yang Lin, Shohei Shimizu, Yoshimitsu Sagara, Hidetoshi Matsumoto, Tsuyoshi Michinobu
Solar RRL 2025
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Quenching mechanism in rotaxane mechanophores: insights from acene-based luminophores
Keigo Nonaka, Hayato Sakai, Ryusei Mori, Naoki Shimada, Shunsuke Hatatsu, Taku Hasobe, Yoshimitsu Sagara
Chemical Science 16 ( 45 ) 21534 - 21541 2025
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Complete suppression of fluorescence from a 9,10-bis(phenylethynyl)anthracene-based ring upon [2]catenane formation Reviewed International journal
Fazil Salim Thuluvanchery, Nobuyuki Tamaoki, Yoshimitsu Sagara
Bulletin of the Chemical Society of Japan 97 ( 12 ) 2024.11
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Coordination of hydrogen-bonding and π–π stacking induced elasticity and efficient optical-waveguiding in 4,7-bis(phenyl ethynyl)benzo[c][1,2,5] thiadiazole-based crystals Reviewed International coauthorship International journal
Geng Li, Yan Xia, Kunpeng Guo, Jie Li, Yongli Yan, Yoshimitsu Sagara, Yongzhen Yang
Journal of Materials Chemistry C 12 ( 37 ) 14997 - 15003 2024.8
-
Tetracene cyclophanes showing controlled intramolecular singlet fission by through-space orientations. Reviewed International journal
Hayato Sakai, Keigo Nonaka, Ryo Hayasaka, Shakkeeb Thazhathethil, Yoshimitsu Sagara, Taku Hasobe
Chemical communications (Cambridge, England) 60 ( 30 ) 4084 - 4087 2024.4
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Grinding‐Induced Water Solubility Exhibited by Mechanochromic Luminescent Supramolecular Fibers Reviewed International journal
Qiming Liu, Tianyue Zhang, Yuka Ikemoto, Yudai Shinozaki, Go Watanabe, Yuta Hori, Yasuteru Shigeta, Takemi Midorikawa, Koji Harano, Yoshimitsu Sagara
Small 2024.3
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A rotaxane-based supramolecular mechanophore featuring a pyridine group in the luminophore
Mori, R., Sagara, Y.
Chemistry Letters 53 ( 1 ) 2024.1
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Wang, M., Lin, C.-Y., Sagara, Y., Michinobu, T.
ACS Materials Au 4 ( 1 ) 2024.1
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Tomoya Enjou, Shimpei Goto, Qiming Liu, Fumitaka Ishiwari, Akinori Saeki, Taro Uemtasu, Yuka Ikemoto, Sora Watanabe, Go Matsuba, Kouichiro Ishibashi, Go Watanabe, Satoshi Minakata, Yoshimitsu Sagara, Youhei Takeda
Chemical Communications 2024
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Ring-size dependent ratiometric photoluminescence of cyclophane mechanophores Reviewed International coauthorship International journal
Thazhathethil, S., Thuluvanchery, F.S., Shimizu, S., Scarlat, I., Clough, J.M., Weder, C., Sagara, Y.
Journal of Materials Chemistry C 12 ( 17 ) 2024
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Novel Solid-State Fluorophores, a Series of Cyanostilbene-Based Amorphous Molecular Materials Reviewed International journal
Fukushima, H., Miyagishi, K., Mori, K., Sagara, Y., Kokado, K., Tamaoki, N., Nakamura, T., Nakano, H.
ChemPhotoChem 8 ( 11 ) 2024
-
Mechanical (De)Activation of Rotaxane Mechanophores: Axle Length Matters
Mori, R., Weder, C., Sagara, Y.
Macromolecules 56 ( 22 ) 2023.11
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Muramatsu, T., Shimizu, S., Clough, J.M., Weder, C., Sagara, Y.
ACS Applied Materials and Interfaces 15 ( 6 ) 2023.2
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Tuning the mechanoresponsive luminescence of rotaxane mechanophores by varying the stopper size
Keiko Hiratsuka, Tatsuya Muramatsu, Takuya Seki, Christoph Weder, Go Watanabe, Yoshimitsu Sagara
Journal of Materials Chemistry C 11 ( 12 ) 3949 - 3955 2023
-
Microscopic strain mapping in polymers equipped with non-covalent mechanochromic motifs
Traeger, H., Kiebala, D., Calvino, C., Sagara, Y., Schrettl, S., Weder, C., Clough, J.M.
Materials Horizons 10 ( 9 ) 2023
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Mechanochromic luminescence of phase-separated hydrogels that contain cyclophane mechanophores
Shimizu, S., Yoshida, H., Mayumi, K., Ajiro, H., Sagara, Y.
Materials Chemistry Frontiers 7 ( 18 ) 2023
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Excited State Charge-Transfer Complexes Enable Fluorescence Color Changes in a Supramolecular Cyclophane Mechanophore
Shakkeeb Thazhathethil, Tatsuya Muramatsu, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder, Yoshimitsu Sagara
ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 61 ( 42 ) 2022.10
-
Supramolecular Rings as Building Blocks for Stimuli-Responsive Materials
Traeger, H., Ghielmetti, A., Sagara, Y., Schrettl, S., Weder, C.
Gels 8 ( 6 ) 2022.6
-
Strain-correlated mechanochromism in different polyurethanes featuring a supramolecular mechanophore
Traeger, H., Sagara, Y., Berrocal, J.A., Schrettl, S., Weder, C.
Polymer Chemistry 13 ( 19 ) 2022
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Hiratsuka, K., Salim, F.T., Takahashi, K., Nakamura, T., Sagara, Y.
Bulletin of the Chemical Society of Japan 95 ( 10 ) 2022
-
Crystal structure of a 1,6-bis(phenylethynyl)pyrene-based cyclophane that exhibits mechanochromic luminescence
Shohei Shimizu, Shakkeeb Thazhathethil, Kiyonori Takahashi, Takayoshi Nakamura, Yoshimitsu Sagara
MOLECULAR SYSTEMS DESIGN & ENGINEERING 6 ( 12 ) 1039 - 1046 2021.11
-
Rotaxane-Based Dual Function Mechanophores Exhibiting Reversible and Irreversible Responses
Tatsuya Muramatsu, Yuji Okado, Hanna Traeger, Stephen Schrettl, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder, Yoshimitsu Sagara
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 143 ( 26 ) 9884 - 9892 2021.7
-
Folded Perylene Diimide Loops as Mechanoresponsive Motifs
Hanna Traeger, Yoshimitsu Sagara, Derek J. Kiebala, Stephen Schrettl, Christoph Weder
ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 2021.6
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Mechanically Responsive Luminescent Polymers Based on Supramolecular Cyclophane Mechanophores
Yoshimitsu Sagara, Hanna Traeger, Jie Li, Yuji Okado, Stephen Schrettl, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 143 ( 14 ) 5519 - 5525 2021.4
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Two-step mechanoresponsive luminescence and mechanical stimuli-induced release of small molecules exhibited by a luminescent cyclophane
Yoshimitsu Sagara, Kiyonori Takahashi, Atsushi Seki, Tatsuya Muramatsu, Takayoshi Nakamura, Nobuyuki Tamaoki
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C 9 ( 5 ) 1671 - 1677 2021.2
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Mechanical and thermal stimuli-induced release of toluene included in luminescent crystals as one-dimensional solvent channels Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Kiyonori Takahashi, Takayoshi Nakamura, Nobuyuki Tamaoki
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C 8 ( 29 ) 10039 - 10046 2020.8
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Mechanochromic Luminescence from Crystals Consisting of Intermolecular Hydrogen-Bonded Sheets Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Kiyonori Takahashi, Takayoshi Nakamura, Nobuyuki Tamaoki
CHEMISTRY-AN ASIAN JOURNAL 15 ( 4 ) 478 - 482 2020.2
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Crystal structure and thermoresponsive luminescence of a 9,10-bis(phenylethynyl)anthracene-based cyclophane Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Kiyonori Takahashi, Takayoshi Nakamura, Nobuyuki Tamaoki
MOLECULAR SYSTEMS DESIGN & ENGINEERING 5 ( 1 ) 205 - 211 2020.1
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Mechanoresponsive Behavior of a Polymer-Embedded Red-Light Emitting Rotaxane Mechanophore Reviewed
Muramatsu, T., Sagara, Y., Traeger, H., Tamaoki, N., Weder, C.
ACS Applied Materials and Interfaces 11 ( 27 ) 24571 - 24576 2019.7
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Rotaxane-Based Mechanophores Enable Polymers with Mechanically Switchable White Photoluminescence Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Marc Karman, Atsushi Seki, Mehboobali Pannipara, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder
ACS Central Science 5 ( 5 ) 874 - 881 2019.5
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Mechano- and Photoresponsive Behavior of a Bis(cyanostyryl)benzene Fluorophore Reviewed
Kaneko, R., Sagara, Y., Katao, S., Tamaoki, N., Weder, C., Nakano, H.
Chemistry - A European Journal 25 ( 24 ) 6162 - 6169 2019.4
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Kundu, A., Karthikeyan, S., Sagara, Y., Moon, D., Anthony, S.P.
ACS Omega 4 ( 3 ) 5147 - 5154 2019.3
-
Functional polymers through mechanochemistry Reviewed
Schrettl, S., Balkenende, D.W.R., Calvino, C., Karman, M., Lavrenova, A., Neumann, L.N., Sagara, Y., Verde-Sesto, E., Di Giannantonio, M., Simon, Y.C., Fromm, K.M., Lattuada, M., Weder, C.
Chimia 73 ( 1-2 ) 7 - 11 2019.2
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A 1,6-Diphenylpyrene-Based, Photoluminescent Cyclophane Showing a Nematic Liquid-Crystalline Phase at Room Temperature Reviewed
Sagara Yoshimitsu, Muramatsu Tatsuya, Tamaoki Nobuyuki
CRYSTALS 9 ( 2 ) 2019.2
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Mechanoresponsive, Luminescent Polymer Blends Based on an Excimer-Forming Telechelic Macromolecule Reviewed
Calvino, C., Sagara, Y., Buclin, V., Haehnel, A.P., del Prado, A., Aeby, C., Simon, Y.C., Schrettl, S., Weder, C.
Macromolecular Rapid Communications 40 ( 1 ) 2019.1
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Kundu, A., Karthikeyan, S., Sagara, Y., Moon, D., Anthony, S.P.
Physical Chemistry Chemical Physics 20 ( 43 ) 27385 - 27393 2018.11
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Cyclophane-Based Fluorescence Tuning Induced by Hydrostatic Pressure Changes Reviewed
Sagara Yoshimitsu, Tamaoki Nobuyuki, Fukuhara Gaku
CHEMPHOTOCHEM 2 ( 11 ) 959 - 963 2018.11
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Linearly polarized photoluminescence from an asymmetric cyclophane showing thermo- and mechanoresponsive luminescence Reviewed
Sagara Yoshimitsu, Seki Atsushi, Kim Yuna, Tamaoki Nobuyuki
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C 6 ( 31 ) 8453 - 8459 2018.8
-
Hariharan, P.S., Parthasarathy, G., Kundu, A., Karthikeyan, S., Sagara, Y., Moon, D., Anthony, S.P.
Crystal Growth and Design 18 ( 7 ) 3971 - 3979 2018.7
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Stimuli-Responsive Dual-Color Photon Upconversion: A Singlet-to-Triplet Absorption Sensitizer in a Soft Luminescent Cyclophane Reviewed
Kazuma Mase, Yoichi Sasaki, Yoshimitsu Sagara, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
Angewandte Chemie - International Edition 57 ( 11 ) 2806 - 2810 2018.3
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Kazuma Mase, Yoichi Sasaki, Yoshimitsu Sagara, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
Angewandte Chemie 130 ( 11 ) 2778 2018.3
-
Kazuma Mase, Yoichi Sasaki, Yoshimitsu Sagara, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
Angewandte Chemie 130 ( 11 ) 2856 2018.3
-
Kazuma Mase, Yoichi Sasaki, Yoshimitsu Sagara, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
Angewandte Chemie International Edition 57 ( 11 ) 2730 2018.3
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Rotaxanes as mechanochromic fluorescent force transducers in polymers Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Marc Karman, Ester Verde-Sesto, Kazuya Matsuo, Yuna Kim, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder
Journal of the American Chemical Society 140 ( 5 ) 1584 - 1587 2018.2
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Linearly polarized photoluminescence from an asymmetric cyclophane showing thermo- and mechanoresponsive luminescence Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Atsushi Seki, Yuna Kim, Nobuyuki Tamaoki
Journal of Materials Chemistry C 6 ( 31 ) 8453 - 8459 2018
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Asymmetric Cyclophanes Permit Access to Supercooled Nematic Liquid Crystals with Stimulus-Responsive Luminescence Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Christoph Weder, Nobuyuki Tamaoki
CHEMISTRY OF MATERIALS 29 ( 14 ) 6145 - 6152 2017.7
-
Mechano- and Thermoresponsive Photoluminescent Supramolecular Polymer Reviewed
Anna Lavrenova, Diederik W. R. Balkenende, Yoshimitsu Sagara, Stephen Schrettl, Yoan C. Simon, Christoph Weder
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 139 ( 12 ) 4302 - 4305 2017.3
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Temperature-Dependent Mechanochromic Behavior of Mechanoresponsive Luminescent Compounds Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Kazuya Kubo, Takayoshi Nakamura, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder
CHEMISTRY OF MATERIALS 29 ( 3 ) 1273 - 1278 2017.2
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Unexpected Responses of Luminescent Molecular Materials Upon Simultaneous Exposure to Mechanical Force and Heat Reviewed
Y. Sagara, K. Kubo, T. Nakamura, N. Tamaoki, C. Weder
Chemistry of Materials 29 1273 - 1278 2017.1
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Mechanoresponsive luminescence and liquid-crystalline behaviour of a cyclophane featuring two 1,6-bis(phenylethynyl)pyrene groups Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Nobuyuki Tamaoki
RSC ADVANCES 7 ( 74 ) 47056 - 47062 2017
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A Thermo- and Mechanoresponsive Cyano-Substituted Oligo(p-phenylene vinylene) Derivative with Five Emissive States Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Anna Lavrenova, Aurelien Crochet, Yoan C. Simon, Katharina M. Fromm, Christoph Weder
CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL 22 ( 13 ) 4374 - 4378 2016.3
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Mechanoresponsive Luminescent Molecular Assemblies: An Emerging Class of Materials Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Shogo Yamane, Masato Mitani, Christoph Weder, Takashi Kato
ADVANCED MATERIALS 28 ( 6 ) 1073 - 1095 2016.2
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A mechano- and thermoresponsive luminescent cyclophane Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Yoan C. Simon, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder
CHEMICAL COMMUNICATIONS 52 ( 33 ) 5694 - 5697 2016
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Tuning the thermo- and mechanoresponsive behavior of luminescent cyclophanes Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Christoph Weder, Nobuyuki Tamaoki
RSC ADVANCES 6 ( 84 ) 80408 - 80414 2016
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Mechanochemistry in Polymers with Supramolecular Mechanophores Reviewed
Alexander P. Haehnel, Yoshimitsu Sagara, Yoan C. Simon, Christoph Weder
POLYMER MECHANOCHEMISTRY 369 345 - 375 2015
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Thermal or mechanical stimuli-induced photoluminescence color change of a molecular assembly composed of an amphiphilic anthracene derivative in water Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Toru Komatsu, Takuya Terai, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Takashi Kato, Tetsuo Nagano
Chemistry - A European Journal 20 ( 33 ) 10397 - 10403 2014.8
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Thermal or Mechanical Stimuli-Induced Photoluminescence Color Change of a Molecular Assembly Composed of an Amphiphilic Anthracene Derivative in Water Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Toru Komatsu, Takuya Terai, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Takashi Kato, Tetsuo Nagano
CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL 20 ( 33 ) 10397 - 10403 2014.8
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Covalent Attachment of Mechanoresponsive Luminescent Micelles to Glasses and Polymers in Aqueous Conditions Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Takashi Kato, Tetsuo Nagano
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 136 ( 11 ) 4273 - 4280 2014.3
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A water-soluble mechanochromic luminescent pyrene derivative exhibiting recovery of the initial photoluminescence color in a high-humidity environment Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Takashi Kato, Tetsuo Nagano
Advanced Functional Materials 23 ( 42 ) 5277 - 5284 2013.11
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Steric effects on excimer formation for photoluminescent smectic liquid-crystalline materials Reviewed
Shogo Yamane, Yoshimitsu Sagara, Takashi Kato
CHEMICAL COMMUNICATIONS 49 ( 37 ) 3839 - 3841 2013
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Mechanochromic luminescent liquid crystals based on a bianthryl moiety Reviewed
Shogo Yamane, Yoshimitsu Sagara, Toshiki Mutai, Koji Araki, Takashi Kato
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C 1 ( 15 ) 2648 - 2656 2013
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Stimuli-Responsive Photoluminescent Liquid Crystals Reviewed
Shogo Yamane, Kana Tanabe, Yoshimitsu Sagara, Takashi Kato
LIQUID CRYSTALS: MATERIALS DESIGN AND SELF-ASSEMBLY 318 395 - 405 2012
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Brightly Tricolored Mechanochromic Luminescence from a Single-Luminophore Liquid Crystal: Reversible Writing and Erasing of Images Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Takashi Kato
ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 50 ( 39 ) 9128 - 9132 2011
-
A mechanical and thermal responsive luminescent liquid crystal forming a colourless film under room light Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Takashi Kato
SUPRAMOLECULAR CHEMISTRY 23 ( 3-4 ) 310 - 314 2011
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Piezochromic luminescence of amide and ester derivatives of tetraphenylpyrene-role of amide hydrogen bonds in sensitive piezochromic response Reviewed
Mitsutaka Sase, Shingo Yamaguchi, Yoshimitsu Sagara, Isao Yoshikawa, Toshiki Mutai, Koji Araki
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY 21 ( 23 ) 8347 - 8354 2011
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Mechanically induced luminescence changes in molecular assemblies Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Takashi Kato
NATURE CHEMISTRY 1 ( 8 ) 605 - 610 2009.11
-
A Stimuli-Responsive, Photoluminescent, Anthracene-Based Liquid Crystal: Emission Color Determined by Thermal and Mechanical Processes Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Shogo Yamane, Toshiki Mutai, Koji Araki, Takashi Kato
ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS 19 ( 12 ) 1869 - 1875 2009.6
-
A thermoresponsive photoluminescent smectic liquid crystal: change of photoluminescent color on the smectic-smectic phase transition Reviewed
Shogo Yamane, Yoshimitsu Sagara, Takashi Kato
CHEMICAL COMMUNICATIONS ( 24 ) 3597 - 3599 2009
-
Stimuli-responsive luminescent liquid crystals: Change of photoluminescent colors triggered by a shear-induced phase transition Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Takashi Kato
ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 47 ( 28 ) 5175 - 5178 2008
-
Uniaxially parallel alignment of a smectic a liquid-crystalline rod-coil molecule and its lithium salt complexes using rubbed polyimides Reviewed
Yosuke Iinuma, Kenji Kishimoto, Yoshimitsu Sagara, Masafumi Yoshio, Tomohiro Mukai, Ichiro Kobayashi, Hiroyuki Ohno, Takashi Kato
MACROMOLECULES 40 ( 14 ) 4874 - 4878 2007.7
-
Material design for piezochromic luminescence: Hydrogen-bond-directed assemblies of a pyrene derivative Reviewed
Yoshimitsu Sagara, Toshiki Mutai, Isao Yoshikawa, Koji Araki
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 129 ( 6 ) 1520 - + 2007.2
-
Two dimensionally ion-conductive liquid crystals of cholesterol/tetra(ethylene oxide) block molecules Reviewed
K Kishimoto, Y Sagara, T Kato, T Mukai, H Ohno, N Tamaoki
MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS 435 777 - 785 2005
-
KISHIMOTO Kenji, SAGARA Yoshimitsu, MUKAI Tomohiro, OHNO Hiroyuki, KATO Takashi
Proceedings of Japanese Liquid Crystal Society Annual meeting 2004 81 - 81 2004
MISC
-
構造修飾によるロタキサン型超分子メカノフォアへの新機能付与 Reviewed
野中慧悟, 相良剛光
有機合成化学協会誌 83 218 2025.3
-
微小な力を検出・可視化するシクロファン型超分子メカノフォア Reviewed
清水翔平, 相良剛光
日本接着学会誌 50 233 2024.9
-
日本化学会第104春季年会（2024）報告 Reviewed
相良剛光
液晶 28 219 2024.7
-
相転移により蛍光特性が変化するシクロファン
相良剛光
熱測定 49 159 2022.11
-
伸縮により可逆的に蛍光がOn/Offスイッチするエラストマー
村松 達也, 相良 剛光
科学と工業 95 383 2021.12
-
ゲスト分子が決定する結晶形成プロセス
相良剛光
化学と工業 74 217 2021.3
-
メカノクロミックポリマー
相良剛光
高分子 68 501 - 505 2019.9
-
相良剛光
現代化学 ( 572 ) 56‐59 2018.11
-
力ずくで物質を変える化学 機械的刺激で発光色が変化する有機材料
相良剛光
化学と教育 66 ( 5 ) 232‐235,KUCHIE18 2018.5
-
機能性デンドリマーの産業応用と新技術 デンドロンを利用した機械的刺激応答性発光材料の開発
相良剛光, 三谷真人, 長野哲雄, 加藤隆史
月刊ファインケミカル 44 ( 4 ) 21 - 28 2015.4
-
三色の発光色を示すメカノクロミックルミネッセンス液晶材料の開発
相良剛光, 加藤隆史
液晶 17 ( 2 ) 117 - 124 2013.4
-
Polymerization in functional nanostructured liquid-crystalline assemblies
Takashi Kato, Yuki Hirai, Yoshimitsu Sagara, Masafumi Yoshio, Kenji Kishimoto, Takahiro Ichikawa, Hiroyuki Ohno
ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 237 2009.3
Awards
-
島津奨励賞
2023.2 公益財団法人 島津科学技術振興財団
相良剛光
-
ATI奨励賞
2021.5 公益財団法人新世代研究所
相良剛光
-
The Suematsu Challenging Research Award
2020.7 Tokyo Institute of Technology
-
広報委員会パブリシティ賞
2019.11 高分子学会
-
平成 31 年度 文部科学大臣表彰 若手科学者賞
2019.4 文部科学省
相良剛光
-
田中ゴム科学技術賞
2018.2 公益財団法人江野科学振興財団
相良剛光
-
日本液晶学会論文賞A
2012.9 日本液晶学会
相良剛光
-
奨励賞
2012.1 日本MRS
相良剛光
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第18回ポリマー材料フォーラム優秀発表賞
2009.11 高分子学会
相良剛光
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工学系研究科長賞
2009.3 東京大学 工学系研究科
相良剛光
-
虹彩賞
2008.9 日本液晶学会
相良剛光
Research Projects
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Science of Meso-Hierarchy
Grant number：23H04872 2023.4 - 2028.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
Grant amount：\140660000 （ Direct Cost: \108200000 、 Indirect Cost：\32460000 ）
-
メゾメカノ機能材料
Grant number：23H04878 2023.4 - 2028.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)
相良 剛光, 河野 正規, 阿部 二朗
Grant amount：\138840000 （ Direct Cost: \106800000 、 Indirect Cost：\32040000 ）
本学術変革領域では、分子がメゾスコピック領域で階層的に集合したメゾヒエラルキー材料を開発することが一つの主眼となっている。本A03-2班は、メゾヒエラルキー構造の特異な階層性を利用したメカノ機能性材料を開拓することを目指している。１分子の幅しか持たないメカノクロミック蛍光ファイバーに、メゾヒエラルキーの概念を導入し、力に応答して蛍光特性の可逆線形変化、蛍光特性の多段階変化、光応答性等を示すメゾメカノ機能材料を創製する。また、空孔錯体を用いた構造解析法により、分子集合構造変化と蛍光特性変化との相関関係を解明する。さらに新規フォトクロミック化合物を導入することにより機能性を拡張することを最終目標としている。その一方で、領域内で開発されるメゾヒエラルキー物質が生み出す力を可視化するための超分子メカノフォアを領域内に幅広く提供することも併せて目指す。
初年度では、領域内共同研究により、ダンベル状の両親媒性分子が形成する１次元状の超分子ファイバーが示すメカノクロミック蛍光特性を解明した。両親媒性分子の疎水性蛍光団に導入したテトラエチレングリコール鎖の有無で、外部刺激に対する応答性が劇的に変化することが明らかとなり、その原因も明らかにすることができた。一方で、空孔錯体を用いた構造解析法を用いて、A01班で開発されたバルビツール酸誘導体が形成する分子集合構造の解明にも成功した。さらに、新規フォトクロミック機能に関しては、液晶散逸構造の研究基盤となる高速逆フォトクロミック分子の開発を推し進めた。これまでの逆フォトクロミック分子では数分程度要していた熱戻り反応を数秒まで高速化した新規キラル逆フォトクロミック分子の開発に成功した。 -
新規動作機構を導入したロタキサン型超分子メカノフォアの機能開拓
Grant number：23K26728 2023.4 - 2026.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
相良 剛光
Grant amount：\18850000 （ Direct Cost: \14500000 、 Indirect Cost：\4350000 ）
近年、機械的刺激を受けて、色の変化、小分子の放出、触媒作用の誘起などの多様なアウトプットを示す「メカノフォア」と呼ばれる分子骨格が盛んに研究されている。我々は共有結合を切断する必要がないロタキサン型超分子メカノフォアを開発し、これらのメカノフォアを導入したポリマーフィルムが伸縮に応じて蛍光をOn/Offスイッチすることを明らかとしてきた。しかし現状、力の印加履歴記録に適したロタキサン型超分子メカノフォアは未開拓であり、導入する蛍光団の選択肢の幅が狭いなどの課題に直面している。そこで本研究では、ロタキサン型超分子メカノフォアに新しい動作機構を導入することでこれらの課題を克服し、当該メカノフォアが高い汎用性・実用性を兼ね備えたメカノフォアであることを実証する。具体的には、①蛍光強度の不可逆変化のみを示すメカノフォア、及び、②回転抑制発光機構を組み込んだメカノフォアの二種類を開発し、機能設計自由度を格段に拡張することを目指している。
研究初年度の本年は、研究項目①に関して、軸分子の長さを短くしたロタキサンの合成を行った。このロタキサンには先行研究で力で環状構造がすり抜けることが分かっているストッパー構造を導入した。得られたロタキサンを従来と同じ重付加反応を用いてポリウレタンエラストマーに導入したところ、伸縮による蛍光強度の大きな変化はほぼ観察されず、伸縮を繰り返すと除荷時の蛍光強度が徐々に上昇することが分かった。これは目的の機能が達成できている結果となったが、今後、従来の共有結合切断型のメカノフォアとのactivation挙動の比較が必要である。研究項目②に関しても合成スキームの確立ができ、ロタキサンの合成に成功した。評価方法を次年度より模索する予定である。 -
水圏機能材料の内部で発生する力を可視化する超分子メカノフォアの開発
Grant number：22H04531 2022.4 - 2024.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
相良 剛光
Grant amount：\4680000 （ Direct Cost: \3600000 、 Indirect Cost：\1080000 ）
近年、機械的刺激を受けて様々なアウトプットを示す「メカノフォア」と呼ばれる分子骨格が盛んに研究されている。しかし従来のメカノフォアは吸収・蛍光特性の変化を誘起するために共有結合の切断が必要となり、弱い分子間相互作用が重要な役割を果たす水圏機能材料に印加されるor生み出す力を評価するには不向きである。そこで本研究では、シクロファンの環状構造を積極活用した「蛍光のOn/Offスイッチを示す親水性のシクロファン型超分子メカノフォア」を創製することを目指した。このメカノフォアをNCゲルなどのヒドロゲルに導入することにより、機械的刺激によって蛍光がOn/Offスイッチする水圏機能材料を創製することを最終目標とした。
初年度では、まず水溶性を担保するために蛍光団にピリジニウム塩を導入し、その蛍光性がどのように変化するか、また、他のπ共役部位を持つ分子と水中で混合することで効率的に蛍光が消光されるかを精査した。ピリジニウム塩を持つ蛍光団の合成は合成することができたが、その蛍光特性は元々の蛍光性分子と大きく異なることが分かった。量子化学計算を行ったところ、予想されていたことではあるが、HOMO-LUMOレベルも大きく変化していることが明らかとなった。目的のメカノフォアを得るためにはさらなる分子構造探索が必須となることが分かり、水溶性の超分子メカノフォア開発に関する多くの知見を得ることができた。その一方で、第一期の公募研究の研究課題を継続して推進した結果、脂溶性の超分子メカノフォアではあるものの、ヒドロゲルへの導入に成功し、論文として纏めることができた。
残念ながら次年度は交付申請を辞退することとなってしまったが、本研究は引き続き継続する予定である。 -
2021 - 2027
科学技術振興機構 戦略的な研究開発の推進 創発的研究支援事業
相良 剛光
Authorship：Principal investigator
ロタキサンなどの特殊な超分子構造を積極活用した超分子メカノフォアを多数作製し、超分子メカノフォアライブラリーを構築します。これらの超分子メカノフォアは、pNオーダーの力を可視化・評価することができ、他分野での微細な力を観察したいというニーズにオンデマンドで応えることができます。最終的には我々の体を構成する細胞などの生体組織が1分子レベルで生み出す力の高精度解析を目指します。
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Development of rotaxane-based supramolecular mechanophores utilizing FRET
Grant number：20K21215 2020.7 - 2022.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Sagara Yoshimitsu
Grant amount：\6500000 （ Direct Cost: \5000000 、 Indirect Cost：\1500000 ）
Recently, molecular structures called "mechanophores," which show various outputs at the single molecule level in response to mechanical stimuli, have been studied. While most mechanophores reported so far require covalent bond cleavage, we are developing "supramolecular mechanophores" that change their fluorescent properties without covalent bond cleavage. In mechanophores based on the motif of rotaxane, high planarity has been required for the fluorophore. In this study, to overcome this problem, we have shown that an energy transfer mechanism can be introduced into rotaxane-based supramolecular mechanophores.
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レシオ型の蛍光変化を示す超分子メカノフォアの創製と水圏機能材料への応用
Grant number：20H05198 2020.4 - 2022.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型) 新学術領域研究(研究領域提案型)
相良 剛光
Grant amount：\4940000 （ Direct Cost: \3800000 、 Indirect Cost：\1140000 ）
本研究では、共有結合を切断することなくレシオメトリックな蛍光色変化を示す「シクロファン型超分子メカノフォア」を創製し、機械的刺激によって蛍光特性が変化する水圏機能材料を創製することを目指した。
前年度の研究において、我々は、エキシマ－蛍光を示す蛍光団を二つ環状構造に導入したシクロファン型超分子メカノフォアの概念実証を、ポリウレタンをホストポリマーとして用いて行った。この成果を踏まえて今年度は、機械的刺激による蛍光特性変化をより大きくするために、開発した超分子メカノフォアをヒドロゲルに導入することを目指した。様々なヒドロゲル作製法を試み、最終的に、ポリウレタンウレアに導入することができた。このポリウレタンウレアは主鎖にカルボン酸を持ち、含水することでヒドロゲルにすることができ、さらに、数百％まで延伸できた。メカノフォアを導入したポリウレタンウレアを含水して得られたヒドロゲルは、前年度得られたポリウレタンと比較してエキシマ－蛍光の寄与が大きくなっており、さらに、延伸によって、モノマー蛍光に対するエキシマ－蛍光の比率が低下することが分かった。さらに力を除くと元の蛍光特性が回復し、ポリウレタンで行った時と同様に、良好な可逆性があることが明らかとなった。当初の期待に反して、ヒドロゲル中でエキシマ－支配的な蛍光特性とはならなかったものの、ヒドロゲルのような水圏機能材料に超分子メカノフォアを導入し、機械的刺激によって蛍光特性変化を確認できたのは大きな進展であると考えている。今後はより親水性の分子構造を持つ超分子メカノフォアを開発し、水圏機能材料に導入し、メカノ機能を発現させる予定である。 -
Development of Cyclophane-based Supramolecular Mechanophores and the Applications for Polymeric Materials
Grant number：18H02024 2018.4 - 2022.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Sagara Yoshimitsu
Grant amount：\17810000 （ Direct Cost: \13700000 、 Indirect Cost：\4110000 ）
Recently, mechanophores that change absorption and fluorescence properties responding to mechanical stimuli have been extensively studied. In this study, we developed a supramolecular mechanophore based on cyclophane. When cyclophane-based supramolecular mechanophores with one fluorophore and one quencher are introduced into polyurethane, the film obtained through solvent casting shows an orange fluorescence color derived from the charge-transfer complex between the fluorophore and quencher. When the film is stretched, the fluorophore and quencher are spatially separated and blue fluorescence from the fluorophore is observed. This ratiometric fluorescence color change is instantly reversible.
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シクロファン型超分子メカノフォアの開拓と高分子材料への応用展開
2018.4 - 2022.3
日本学術振興会 科研費補助金 基盤研究B
相良剛光
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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ロタキサン型メカノプローブの創製とメカノバイオロジーへの応用
2017.10 - 2020
科学技術振興機構 戦略的な研究開発の推進 戦略的創造研究推進事業 さきがけ
相良 剛光
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
超分子化学の分野で長年研究されてきたロタキサン構造を用いて、機械的刺激に応答して発光特性が変化する材料を開発します。開発される、いわゆる超分子メカノルミノファーを用いることで、細胞が生み出す微細な力を極限の感度で定量的に評価できる普遍的な新手法の開発に取り組みます。
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柔らかなシクロファンを用いた機械的刺激応答性発光材料の開発
Grant number：16H00818 2016.4 - 2018.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型) 新学術領域研究(研究領域提案型)
相良 剛光
Grant amount：\6630000 （ Direct Cost: \5100000 、 Indirect Cost：\1530000 ）
近年、機械的刺激に応答して発光色が変化する材料が世界中で報告されている。本研究では、魅力的な三次元構造とホスト化合物としての有用性から、有機合成化学、超分子化学の分野で研究されてきたシクロファンに着目し、適切な分子骨格修飾を施す（柔らかさを導入する）ことにより、多様な機械的刺激応答性発光材料を開発することを目指している。本年度は前年度に得られた知見を基にいくつかのシクロファンを設計・合成し、その機能評価を行った。以下に主な研究成果を3つ列挙する。
1. 発光部位として1,6-bis(phenylethynyl)pyrene部位を二つ持ち、それらの発光団をヘキサエチレングリコール鎖を介して連結したシクロファンの液晶性、及び外部刺激応答発光特性を精査した。
2. 発光部位として9，10-bis(phenylethynyl)anthracene骨格を持つヘテロ型シクロファンを合成し、この化合物が過冷却ネマチック相を発現することを見出した。この過冷却ネマチック相は加熱操作により結晶相に相転移し、発光色が黄色から緑色に変化することがわかった。さらに、この化合物を三重項-三重項消滅に基づくフォトン・アップコンバージョンシステムのエネルギーアクセプターとして用いることでアップコンバージョン発光色の可逆制御にも成功した。
3. シクロファンの内部空間を用いることでロタキサンを作製した。このロタキサンにポリウレタン鎖を導入することで伸縮により可逆的に発光特性が変化するエラストマーを開発することに成功した。 -
Development of water soluble mechanoresponsive luminescent materials with extended photofunction and the application to living tissues
Grant number：16K17885 2016.4 - 2018.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B) Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Sagara Yoshimitsu
Grant amount：\4290000 （ Direct Cost: \3300000 、 Indirect Cost：\990000 ）
Molecular assembled materials that show mechanoresponsive luminescence were developed using amphiphilic copounds with hydrophilic dendritic groups. We discovered that the amphiphiles form one-dimensional supramolecular fibers and change the photoluminescence color in response to mechanical stimuli. It was also found that the emission band obtained through mechanical treatment shows blue- or red shift after exposure to methanol or water vapor. We examined the curious external stimuli-responsive luminescent behavior.
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準安定な分子集合体を利用した蛍光プローブの開発
Grant number：10J07267 2010 - 2012
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費 特別研究員奨励費
相良 剛光
Grant amount：\2800000 （ Direct Cost: \2800000 ）
前年度までの本申請研究において、申請者は、機械的刺激と高湿度環境への暴露によって可逆的に発光色変化を示す水溶性ピレン誘導体や、水中で熱刺激・機械的刺激を受けて発光色が変化するミセルを開発してきた。このようなミセルは本申請研究の目的とする「生細胞にかかる機械的刺激を検知する蛍光プローブ」のプロトタイプとなり得た。
そこで本年度は、実際に生細胞への応用を目指し、様々な検討を行った。具体的には、ミセルを構成する分子に多数導入された水酸基の一部をアミノ基に変換した化合物を設計・合成し、水中で機械的刺激を受けて発光色が変化することを確認した。その後、スルホスクシンイミジルエステルを両末端に持つ水溶性リンカーを用い、Hela細胞やHL60細胞の細胞膜上のタンパク質などに存在するアミノ基に導入し、生細胞イメージングを試みた。レーザー共焦点顕微鏡観察を行ったところ、細胞膜が綺麗に染まっていることが確認でき、ミセルが細胞膜上に導入されていることが分かった。機械的刺激を印加するために、ガラスビーズやポリマービーズを加えて振とうしてみたが、力が強すぎたために細胞自体が破壊されてしまった。
そこで、細胞シート状にしたMDCK細胞を用いて、ミセルを導入したのちに細胞シート同士をこすり合わせる実験を行った。こすり合わせた細胞シートに対し、レーザー共焦点顕微鏡上で発光スペクトル測定を行ったが、こすり合わせる前後で有意な差は観察できなかった。その他、様々な方法を用いて、細胞膜上で機械的な刺激を受けたミセルの発光色変化を詳細に調べたが、有益な情報は得られなかった。今後は、より機械的刺激に対する感度を上げる分子設計を行う必要があると考えられる。 -
準安定相を発現する液晶を利用した機能性材料の開発
Grant number：08J07743 2008 - 2009
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費 特別研究員奨励費
相良 剛光
Grant amount：\1200000 （ Direct Cost: \1200000 ）
申請者は分子間相互作用を利用して発光部位を精密に配置し、その集積構造を変化させることで、バルク材料全体での発光特性の変化をねらった研究を行ってきた。二種類以上の発光部位の集積構造を作り出すため、分子間相互作用を競合させ、準安定相を誘起するという概念を導入している。本申請研究では秩序性と動的特性をあわせ持つソフトマテリアルである液晶に着目し、刺激に応答して発光色が変化する液晶材料の開発を行っている。前年度までに申請者はせん断という機械的刺激や熱刺激に応答して発光色が変化するピレン誘導体、アントラセン誘導体を開発した。本年度は、セキュリティ材料への応用を狙い、発光部位にナフタレンを導入した化合物を設計・合成した。このナフタレン誘導体は、等方相から急冷すると、準安定なミセルキュービック相を発現するが、徐冷すると安定なカラムナー相を発現する。キュービック相中ではナフタレン部位がエキシマー形成できる相関配置となり、水色の発光を示すが、カラムナー相中ではエキシマーは形成されず、青色の発光を示す。キュービック相を加熱すると128℃でカラムナー相に相転移する。また、128℃以下の温度でせん断を印加してもカラムナー相に相転移する。このナフタレン誘導体は液晶状態で可視領域にほとんど吸収を持たず、ガラス基板等に塗布しても、見た目には塗布してあることがわからない。そのため、セキュリティ材料などへの応用が期待できる。
Social Activities
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力で光る色が変わる有機材料のメカニズム
Role(s)： Lecturer
東京科学大学 ２０２５年度 オープンキャンパス 2025.8
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伸ばすと光り方が変わるゴム材料 を体験しよう！
Role(s)： Planner
東京科学大学 ２０２５年度 オープンキャンパス 2025.8
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力で色の変わる有機材料のカラクリ
Role(s)： Lecturer
東京工業大学 ２０２４年度 オープンキャンパス 2024.8
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伸ばすと光るゴム材料を体験しよう！
Role(s)： Planner
東京工業大学 ２０２４年度 オープンキャンパス 2024.8
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伸ばすと光るゴム材料を体験しよう！
Role(s)： Planner
東京工業大学 ２０２３年度 オープンキャンパス 2023.8