人の目には見えない紫外光や近赤外光を、“色”として可視化できる新しい有機結晶材料を、芝浦工業大学の堀顕子教授らの研究チームが早稲田大学、東京科学大学と共同で開発した。
不可視光の紫外光や近赤外光はエネルギー源や情報媒体として重要で、直接把握できるよう可視光へ変換する材料の開発が求められていた。無機材料では低エネルギー光から高エネルギー光への光変換が研究されているが、有機分子では、分子運動や熱振動によるエネルギー損失が大きく、固体状態での発光や非線形光学応答が弱くなりやすいという課題があった。
研究チームは今回、1,2,5-チアジアゾールを導入したピラジン誘導体を合成し、その単結晶の構造と光応答特性を調査した。その結果、この結晶は紫外光照射下で分子間相互作用（エキシマー形成）に由来する赤色発光を示し、200 nm超という非常に大きな吸収光と発光光の波長差（ストークスシフト）を示した。
さらに、同じ結晶に近赤外光を照射すると、結晶の非中心対称構造に起因する第二高調波発生が起こり、近赤外光が可視光である緑色光への変換が確認された。
今回、単一の有機結晶において、紫外光に対する長波長可視発光と、近赤外光に対するアップコンバージョン型（第二高調波発生による）の短波長光変換という、異なる物理機構に基づく二つの光応答を同時に実現。これには、有機分子の設計と結晶構造制御によって光応答を切り替える新しい材料設計の考え方が示されているという。
これは今後、発光色や光応答の波長を自在に調整できる有機材料の開発につながるもので、不可視光を有効利用するための基礎的指針として、工業材料への応用展開が期待されるとしている。
