date: 2026-01-24
keywords: [All-Optical Switching, Diarylethene, Hydrogen bonding interaction, Photochromic cotton fabrics, Photochromism, Photofatigue resistance, Spiropyran, Thermally Irreversible, Thermally Reversible, Thiol-ene click chemistry]
スピロピラン（Spiropyran, SP）って何？
スピロピランは、紫外光で色が出て、可視光や暗所で戻るタイプの代表的フォトクロミック分子です。
分子の形が 閉環（SP）⇄開環（MC） と切り替わることで、吸収スペクトル＝“色”が変わります。
- 光でON/OFFできる（可逆スイッチ）
- 分子設計や周囲環境（極性・pH・水素結合）で反応速度や安定性が変わる
- 材料（樹脂・繊維・ゲル）に固定化すると、スマート材料として応用可能
論文のやさしい解説
論文1：All-optical switching of thermally irreversible/reversible photochromism of diarylethenes by negative-photochromic acidity-controllable spiropyran
- 著者：Kobayashi, H; Ohtsuki, K; Ubukata, T; Nakagawa, T; Yokoyama, Y
- 掲載誌：RESEARCH ON CHEMICAL INTERMEDIATES（2026）
- DOI：10.1007/s11164-025-05883-z
日本語：何の研究？（ひとことで）
ジアリールエテンの“熱で戻る/戻らない”モードを、スピロピランが作る酸性度で“光だけ”で切り替える
ポイント（やさしく）
– フォトクロミック分子は「熱で戻りにくい（P-type）」と「熱で戻りやすい（T-type）」に大別される。
– スピロピラン（SP）は光で形が変わり、強酸性（SP形）⇄弱酸性（MC形）を行き来できる“酸性度スイッチ”として働く。
– 酸性度の変化でジアリールエテンがプロトン化/脱プロトン化し、P-type↔T-typeの反応モードを試薬なしに往復可能。
応用イメージ
– 試薬交換なしの分子スイッチ・分子メモリ
– 光学材料（フォトニクス）での多状態制御
– 環境応答（酸性度）を使う情報記録・暗号化
English: What is this about?
All‑optical switching of diarylethene photochromic modes via spiropyran‑controlled acidity
Key points
– Photochromic systems are often categorized as thermally irreversible (P‑type) or thermally reversible (T‑type).
– Spiropyran toggles between strongly acidic and weakly acidic forms depending on light/thermal conditions, acting as an acidity switch.
– Acidity‑driven protonation/deprotonation changes the diarylethene reaction mode, enabling reagent‑free P‑type↔T‑type cycling.
Possible applications
– Reagent‑free molecular switching and memory
– Multistate photonic materials
– Information encryption via stimulus‑controlled states
論文2：Constructing photochromic cotton fabrics by thiol-Ene click chemistry: The enhancing effect of hydrogen bonding on comprehensive properties
- 著者：Jin, CW; Zhang, RZ; Xie, PJ; Chen, T
- 掲載誌：JOURNAL OF PHOTOCHEMISTRY AND PHOTOBIOLOGY A-CHEMISTRY（2026）
- DOI：10.1016/j.jphotochem.2026.117025
日本語：何の研究？（ひとことで）
スピロピランを綿布に“クリック反応”で固定化し、水素結合で発色速度・耐光疲労を底上げしたスマート繊維
ポイント（やさしく）
– 綿布表面をチオール基で修飾し、チオール–エン（thiol‑ene）クリック反応でスピロピランを共有結合固定化。
– スピロピラン分子にカルバメート基を導入し、水素結合で開環体MCを安定化 → SP→MC変換が速くなる。
– 365 nm UVで約2秒の高速発色、繰り返し20サイクル後も85%以上の性能保持など、実用性を高めた。
応用イメージ
– UV防護・色変化テキスタイル
– 模様切替・インク不要の書き込み
– 情報隠蔽/暗号化・センサー布
English: What is this about?
Photochromic cotton via thiol–ene click chemistry; hydrogen bonding boosts speed and photofatigue resistance
Key points
– Cotton is thiolated and covalently functionalized with spiropyran via thiol–ene click chemistry for robust attachment.
– Introducing carbamate groups enables intermolecular hydrogen bonding that stabilizes the merocyanine (MC) form and accelerates SP→MC isomerization.
– The fabric shows rapid coloration (~2 s under 365 nm UV) and retains >85% performance after 20 UV/visible cycles.
Possible applications
– UV‑responsive smart textiles
– Pattern switching and ink‑free writing
– Information encryption and sensing fabrics
用語ミニ解説 / Mini‑Glossary
- Spiropyran (SP) / Merocyanine (MC)：閉環体SPと開環体MCの相互変換で色が変わる
- Photochromism（フォトクロミズム）：光で構造が変化し、色（吸収）が変わる現象
- Thiol–ene click chemistry（チオール–エン クリック反応）：温和条件で高効率に結合を作れる反応（材料固定化に便利）
- Photofatigue resistance（耐光疲労性）：繰り返し照射しても性能が落ちにくい性質
- P‑type / T‑type：熱で戻りにくい/戻りやすいフォトクロミズム挙動の分類（文脈依存）
References
- Kobayashi, H; Ohtsuki, K; Ubukata, T; Nakagawa, T; Yokoyama, Y All-optical switching of thermally irreversible/reversible photochromism of diarylethenes by negative-photochromic acidity-controllable spiropyran. RESEARCH ON CHEMICAL INTERMEDIATES (2026). DOI: 10.1007/s11164-025-05883-z
- Jin, CW; Zhang, RZ; Xie, PJ; Chen, T Constructing photochromic cotton fabrics by thiol-Ene click chemistry: The enhancing effect of hydrogen bonding on comprehensive properties. JOURNAL OF PHOTOCHEMISTRY AND PHOTOBIOLOGY A-CHEMISTRY (2026). DOI: 10.1016/j.jphotochem.2026.117025
Tags
spiropyran, photochromism, smart materials, diarylethene, acidity switching, smart textiles, click chemistry
