Photochromism is defined as a photoinduced reversible isomerization in a chemical species between two forms having different color. In this reaction, at least, one pass-way should be photoinduced process. Both isomers generally have different properties such as absorption apectra, dipole moment, polarizability and so on. In addition, photochromic reaction can take place very rapidly in the time scale of picoseconds. These properties have attracted much attention from the viewpoints of the potential applications in optical memory and optical switch. From the viewpoints of the basic chemical reactions, photochromic reaction has time origin of the reaction by the photoirradiation, so that we can expect the precise elucidation of the chemical-bond reconstruction by applying the ultrafast laser spectroscopy.
Naphthacenequinone is one of the photochromic compounds. The photoactive naphthacenequinones is based on their photoisomerization to the ana-form with phenyl group transfer. In this paper, the reaction mechanism of phenoxynaphthacenequinones was investigated by picosecond and nanosecond time-resolved photolysis. From their measurement, it was found that trans-form converted to ana-form via four intermediates included biradical after the photoirradiation, while ana-form converted to trans-form via singlet excitation state.
フォトクロミズムとは、2種以上の色の異なる異性体間で可逆的に異性化し、少なくとも一方が光照射によって進行する現象である。両異性体は吸収スペクトルだけでなく、双極子モーメント、分極率といった物性がそれぞれ異なっている。光照射によってこれらの物性が高速に変化することから、フォトクロミック化合物は光メモリーや光スイッチへの応用が期待されている。また、フォトクロミック反応は時間原点を有するので、超高速レーザー分光によって結合の生成、開裂といった基礎的な化学反応の詳細な反応機構の解明を行いうる系である。
ナフタセンキノンはフォトクロミック化合物のうちの1つである。ナフタセンキノンのフォトクロミック反応は、フェニル基の移動を伴うアナ体への光異性化によって起こる。本論文では、ピコ秒およびナノ秒時間分解分光を用いて、ナフタセンキノンの反応機構を調べた。その結果、トランス体からアナ体への異性化はビラジカルを含む4つの中間体を経由して進行し、アナ体からトランス体への異性化は励起一重項状態を経由して進行することが明らかになった。