分子の構造変化が結晶の表面モルフォロジー変化を誘起する際に寄与する協同効果の解明

• Project/Area Number: 07J09699
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Organic chemistry
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 黒木 瑠美 Kyushu University, 大学院・工学研究院, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2009: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2008: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2007: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: フォトクロミズム / フォトメカニカル挙動 / 混晶 / フォトメカニカル機構 / 結晶形状変化

Research Abstract

本研究はフォトクロミック分子の異性化による幾何構造変化を利用したナノアクチュエーターの構築を目指し、一分子の幾何構造変化がマクロな材料変形へと繋げる上での必要条件を解明するものである。平成20年度は結晶内における異分子が材料変形へ与える影響を調べることを目的とし、任意の組成比の結晶を作製できる混晶系の開発とその光誘起形状変化の観測に着手した。平成21年度は、新たにジアリールエテンを合成し、その形状変形について検討を行った。また、この分子を用いた混晶の作製に関しても検討を行った。
固相における相溶性を持たせること、および、混晶中において特定の成分のみを光反応させることを目的として分子を設計し、平成20年度に用いた分子と同様の骨格を持ち、ヘテロ芳香族環をオキサゾール環としたジオキサゾリルエテンを合成した。この分子は溶液中で橙色へのフォトクロミズムを示し、着色体の吸収波長はジチエニルエテン、ジチアゾリルエテンに比べ短波長にシフトした。ヘキサンからの再結晶で生成したブロック状の結晶は橙色へのフォトクロミズムを示した。得られた結晶を昇華させることによって厚みがナノメートルオーダーの結晶を得た。昇華結晶は紫外光照射によりフォトクロミズムを示したが、フォトクロミズムに伴う形状変化は確認できなかった。
この化合物と、同様の構造を持ったジチアゾリルエテン、ジチエニルエテンとの混晶の作製を検討したところ、ジオキサゾリルエテン-ジチアゾリルエテン、ジオキサゾリルエテン-ジチエニルエテンそれぞれに関して、二成分結晶を形成することを確認した。

Research Products

• [Journal Article] Photoinduced shape changes of diarylethene single crystals : correlation between shape changes and molecular packing (2010)
  • Author(s): Lumi Kuroki, Shizuka Takami, Kenji Yoza, Masahiro Irie
  • Journal Title: Photochemical & Photobiological Sciences 9 Pages: 221-225
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Invisible photochromism of diarylethene derivatives (2008)
  • Author(s): Tuyoshi Fukaminato, Masaaki Tanaka, Lumi Kuroki, Masahiro Irie
  • Journal Title: Chemical Communications 2008 Pages: 3924-3926
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fluorescence Switching of a Diarylethene Derivative Having Oxazole Rings (2008)
  • Author(s): Katsunori Shibata, Lumi Kuroki, Tuyoshi Fukaminato, Masahiro Irie
  • Journal Title: Chemistry Letters 37 Pages: 832-833
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photochromism of mixed crystals containing bisthienyl-, bisthiazolyl-, and bisoxazolylethene derivatives (2007)
  • Author(s): Shizuka Takami, Lumi Kuroki, Masahiro Irie
  • Journal Title: Journal of American Chemical Society 129 Pages: 7319-7326
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 光照射によるジアリールエテンの変形 (2009)
  • Author(s): 黒木瑠美
  • Organizer: 2009年光化学討論会
  • Place of Presentation: 群馬県桐生市民文化会館
  • Year and Date: 2009-09-18
• [Presentation] ジアリールエテン混晶のフォトメカニカル機構 (2009)
  • Author(s): 寺尾貴文
  • Organizer: 2009年光化学討論会
  • Place of Presentation: 群馬県桐生市民文化会館
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] ジアリールエテン単結晶の光可逆な屈曲変形 (2008)
  • Author(s): 森本正和
  • Organizer: 2008年 光化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2008-09-11
• [Presentation] ジアリールエテン単結晶の結晶構造と光異性化による構造変化 (2008)
  • Author(s): 黒木瑠美
  • Organizer: 日本化学会 第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学
  • Year and Date: 2008-03-28
• [Presentation] Photochromism of multi-component diarylethene crystals (2007)
  • Author(s): Lumi Kuroki, et. al.
  • Organizer: The Post ISNA-12 Symposium on Physical Organic Chemistry in Fukuoka
  • Place of Presentation: Kyushu University
  • Year and Date: 2007-07-31
• [Presentation] Multi-color Photochromism of Mixed Crystals (2007)
  • Author(s): Lumi Kuroki, et. al.
  • Organizer: 12th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
  • Place of Presentation: Awajishima, Japan
  • Year and Date: 2007-07-24