東京科学大・東京農工大、「力」で円偏光の発光をON/OFFする分子を開発（FrontJournal解説）

ニュース紹介

「力により円偏光蛍光をon／offスイッチする超分子メカノフォア～ゲルの膨潤を利用した1分子レベル評価法の確立～」

東京科学大学の相良剛光准教授、東京農工大学の中野幸司教授、科学技術振興機構（JST）らの研究グループは、「力」によって円偏光発光（CPL）を1分子レベルでON／OFF制御できる超分子メカノフォア（力に応答する分子）の開発に成功しました。らせん構造をもつヘリセン蛍光団を、輪の中に軸が通ったロタキサンという分子構造に組み込み、伸び縮みするゲルの架橋点に導入。ゲルの膨潤・収縮によって加わる力を利用して、円偏光発光を繰り返しON／OFFできることを示しました。研究成果はドイツの化学誌 Angewandte Chemie International Edition に2026年7月24日付で掲載されました。

出典：科学技術振興機構（JST） 2026年7月28日プレスリリース
https://www.jst.go.jp/pr/announce/20260728-3/index.html

FrontJournalの解説

この研究分野について

円偏光発光（CPL）は、らせんを描くように回転しながら進む光を放つ発光現象です。通常の光と違って「右回り」「左回り」という向きの情報をもつため、3次元ディスプレイの光源、偽造防止のためのセキュリティ印刷、光通信、バイオイメージングなど、次世代の光技術への応用が期待されています。

これまでCPLの向きや強さを制御する研究は、主に熱や光を刺激として使うものでした。「力（機械的な刺激）」を使って、しかも1個の分子レベルでCPLをON/OFFする制御は例がなく、力で機能する分子（メカノフォア）の設計として新しい挑戦でした。

①力に応答する分子で発光をスイッチする

研究グループは、らせん構造をもつヘリセンという蛍光分子を、輪に軸が通った「ロタキサン」構造に組み込みました。ここに力が加わると分子の構造が変化し、円偏光発光がON/OFFで切り替わります。力という刺激に反応して光機能が変わる分子を、狙って設計できることを示した点が成果の核心です。熱や光に頼らず、機械的な力で1分子の光を操れることは、分子レベルのセンサーやスイッチの設計の幅を広げます。

②ゲルの膨潤で「繰り返し可逆」に制御

開発した分子は、伸び縮みするダブルネットワークゲル（強靭な二重構造のゲル）の架橋点に組み込まれました。ゲルが水を吸って膨らんだり縮んだりすると、分子に力が加わったり緩んだりします。これを利用して、円偏光発光を繰り返しON/OFFできる可逆制御を実現しました。今後は、材料にかかる力を光で読み取るセンサーや、力に応答する新しい光機能材料への展開が期待されます。

編集部からひとこと

「力を加えると光の性質が変わる」という現象を、狙った1分子の設計で実現した基礎研究です。円偏光発光は3Dディスプレイやセキュリティ印刷など応用の裾野が広く、それを機械的な力で制御できる選択肢が増えたことには意味があります。実用化はこれからですが、材料にかかる力を目に見える形に変える技術は、構造物の状態監視など地味で重要な用途にもつながりうると感じます。