東北大学、分子アンテナでアゾベンゼン光スイッチを高感度化

ニュース紹介

「分子アンテナにより光スイッチを高感度化～スマート材料・光医療への応用に期待～」

東北大学大学院理学研究科の千葉湧太大学院生、荘司吏温大学院生、高石慎也准教授、坂本良太教授、豊田良順助教の研究グループは、ハインリヒ・ハイネ大学デュッセルドルフ（ドイツ）のミラ・キム大学院生、シリン・ファラジ教授との共同研究により、分子アンテナと複合化したアゾベンゼン誘導体を開発したと発表しました。アゾベンゼン類をはじめとする光スイッチ分子は、外部刺激に応答して機能を変調するスマート材料の開発や、光励起による時空間選択的な薬効制御などに利用されており、こうした応用には高い光利用効率が必要で、光スイッチの感度を向上させる戦略が求められていたとしています。研究では、光捕集分子アンテナとアゾベンゼンを複合化し、最高クラスの感度を持つ新規光スイッチ分子を開発しました。光捕集アンテナ部位が可視光を効率的に吸収し、光エネルギーをアゾベンゼンへと輸送することで、鋭敏なスイッチング現象が誘起されることが理論・実験の双方から明らかになったとしています。研究グループは、安定なON／OFF状態と高感度な光スイッチングの両立に成功したとし、可視光に対して素早く応答するナノ材料や薬剤分子を実現するための新たな分子設計手法として期待されると説明しています。成果は2026年8月19日（日本時間）付で科学誌Journal of the American Chemical Societyにオンライン掲載されました。

出典：科学技術振興機構（JST）・東北大学 2026年8月20日プレスリリース
https://www.jst.go.jp/pr/announce/20260820-7/index.html

FrontJournalの解説

この研究分野について

光を当てると形が変わり、光を止めると元に戻る分子があります。光スイッチ分子と呼ばれ、アゾベンゼンが代表例です。

電気の配線が要らず、当てる場所と時間を選べるため、外部刺激で機能が変わるスマート材料や、狙った場所でだけ薬を効かせる技術に使われています。

①弱い光では動かせない

こうした応用では、当てた光をどれだけ効率よく使えるかが課題になります。感度が低いと強い光源が必要になり、装置が大きくなったり、生体に使う場合の負担が増えたりします。

また、スイッチのON／OFF状態の安定性と感度は両立しにくい関係にありました。感度を上げると勝手に戻りやすくなるためです。

②光を集めてから受け渡す

研究グループは、光を集める分子アンテナをアゾベンゼンと複合化しました。アンテナ部位が可視光を効率よく吸収し、そのエネルギーをアゾベンゼンへ輸送する構成です。

これにより鋭敏なスイッチングが起きることを、理論と実験の両面から確認したとしています。研究グループは、安定なON／OFF状態と高感度な光スイッチングの両立に成功したと説明しています。