由科学研究生院的Masahito Murai副教授和功能有机材料实验室的Shigehiro Yamaguchi教授领导的一个研究小组成功地开发出了在近红外(NIR)区域表现出吸收和荧光带的反芳香分子，这一区域对医疗设备很重要。
他们的研究结果发表在Angewandte化学国际版上，为医疗保健、光电子和材料科学领域的进步提供了应用建议。
吸收和荧光是光谱学的基础研究课题，光谱学是一个探索光与物质相互作用的领域。这些光物理性质对于理解分子和材料在暴露于光下的行为是至关重要的。
吸收带表示材料吸收光的特定波长范围，使分子或原子内的电子跃迁到更高的能量状态。另一方面，荧光带与先前吸收光的物质发出的光有关，发出的光的波长比吸收的光的波长长。
这项研究的意义在于开发出在近红外区域发光的有机分子，特别是波长在800 - 1100nm之间的有机分子。该区域被称为“活体组织的光学窗口”，在医学应用中具有独特的优势，包括深度生物成像、光动力治疗和光热治疗。近红外光可以更深入地穿透组织，散射减少，光损伤最小，使其成为医疗保健和生命科学研究的宝贵工具。
Murai解释说:“在近红外区域表现出吸收和发射特性的有机分子在医疗保健应用和荧光成像中对光电材料有强烈的需求，例如用于深层生物成像、光动力治疗和光热治疗的荧光探针。”
然而，由于π-电子系统之间的强相互作用，传统染料的溶解度往往降低，亲脂性增加。这些问题使得将这些分子用作电子材料并将其应用于生物成像变得困难。”
该团队成功的关键在于噻吩(一种不那么芳香的杂环)与氮平的融合。这种融合环结构有效地平衡了反芳香族和多甲基的特征，使反芳香族化合物的电子跃迁更容易发生，从而使近红外区域的吸收和荧光波长的获取成为可能。这一突破有可能导致创造各种近红外发光材料。
该团队设计并合成了一系列带有电子接受基团的氮卓类衍生物，并利用单晶x射线结构分析揭示了它们之间的显著结构差异。
弯曲的二苯氮卓类化合物在较短的波长上表现出吸收和荧光，而高度平面的二噻唑氮卓类化合物在超过700 nm的波长上表现出吸收和荧光。通过合成具有阳离子吲哚基团的二噻唑氮卓，进一步证明了该分子框架的实用性，该分子框架在846 nm处具有强吸收带，在878 nm处具有窄荧光带。
总的来说，他们的研究为开发在近红外范围内具有强吸收和荧光特性的材料提供了一条有前途的途径。二噻唑氮是一种有用的核心，尽管它的三环骨架很小，但可以实现长波吸收和发射。
应用潜力跨越了广泛的领域，包括荧光成像，传感和材料科学，特别关注深层组织成像和非侵入性诊断，突出了名古屋大学致力于推动科学和创新的界限，以使用尖端技术改善医疗保健。
