化学者が新たな発光メカニズムを発見(Chemists find a new path to luminescence)

2026-08-03 スタンフォード大学

スタンフォード大学の研究チームは、発光(ルミネセンス)が生じる新たな分子メカニズムを発見した。従来、発光は励起された電子が基底状態へ戻る際に起こると考えられてきたが、今回の研究では、これまで十分に理解されていなかった別のエネルギー移動経路が高効率な発光を生み出すことを明らかにした。研究では、理論計算と分光実験を組み合わせることで、分子内の電子状態の遷移やエネルギー散逸の過程を詳細に解析し、新たな発光経路の存在を実証した。この知見により、有機発光材料の設計指針が大きく広がり、OLED(有機EL)、高効率LED、バイオイメージング、光センサーなどの性能向上につながることが期待される。発光効率と耐久性を両立する次世代光機能材料の開発に向けた基礎研究として重要な成果である。

<関連情報>

フォースが1,2-ジオキセタン中の休眠状態にある化学発光経路を覚醒させる The Force Awakens a Dormant Chemiluminescent Pathway in 1,2-Dioxetane

Garrett A. Kukier;Charles E. Diesendruck;Diptarka Hait;Rui Xu;Todd J. Martinez
Journal of the American Chemical Society Published:August 03, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.6c07677

化学者が新たな発光メカニズムを発見(Chemists find a new path to luminescence)

Abstract

1,2-Dioxetanes are well-known for their chemiluminescent decomposition initiated by O–O bond scission. Under thermal conditions, this chemiluminescence has been used for molecular imaging, while mechanochemical triggering of chemiluminescence can be a powerful tool for studying stress in materials. It has been widely assumed that mechanochemical activation follows the same O–O scission pathway as the thermal case. However, our first-principles simulations of the mechanochemically triggered decomposition of 1,2-dioxetane show that the traditional O–O scission pathway is largely insensitive to applied force. Instead, a thermally inaccessible C–C bond scission pathway is stabilized by applied force and becomes energetically favored above a critical force (∼1.8–3.0 nN). This force-induced mechanistic switch is robust across various pulling directions and substituents, including the experimentally tested adamantyl derivative. These findings establish a new, fundamentally force-dependent pathway for chemiluminescence. They demonstrate that mechanical force can be used not only to accelerate a reaction, but to fundamentally change its mechanism. This presents significant opportunities for new mechanophore design and mechanochemical sensing applications.

1701物理及び化学
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