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光応答性有機結晶の結晶成長制御による新規機能性材料の創生

Research Project

Project/Area Number 12J04639
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Functional materials chemistry
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

北川 大地  大阪市立大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,970,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsフォトクロミズム / ジアリールエテン / 結晶 / フォトメカニカル / 屈曲 / 波長依存性 / 電流スイッチング / 結晶多形 / 相転移 / バイメタルモデル / ねじれ / 結晶成長 / 表面濡れ性 / 超撥水性 / ペタル効果 / パターニング
Outline of Annual Research Achievements

採用2年度目において、光誘起屈曲現象における屈曲の初速度と結晶の厚み依存性はTimoshenkoのバイメタルモデルを用いることで理論的に説明できることを明らかにしている(D. Kitagawa et al., J. Phys. Chem. C, 2013, 117, 20887; Photochem. Photobiol. Sci., 2014, 13, 764)。本年度は、ジアリールエテンのフォトメカニカル効果における異なる結晶間での屈曲速度の定量的評価を目指し、研究を行った。バイメタルモデルを用いたフィッティングにより、結晶表面からのフォトクロミック反応深さが屈曲速度に大きな影響を与えていることを明らかにし、それぞれの屈曲速度を定量的に評価することに成功した。また、結晶表面に金を蒸着したときの屈曲挙動について検討した。結晶は、金の厚みが増えるほど屈曲しにくくなることが明らかとなり、これは金の大きなヤング率が影響している。また、金を蒸着した結晶の屈曲速度と結晶の厚みの関係性は、新たに提案した拡張型バイメタルモデルを用いて議論できることを明らかにした。さらに、この結晶を回路に組み込むことにより、光照射による電流スイッチングに成功した(D. Kitagawa et al., Chem. Commun., 2015, 51, 4421)。さらに、光誘起屈曲現象における紫外光照射波長依存性について検討を行った。ジアリールエテンの開環体結晶は紫外域に吸収極大を有しているため、紫外光照射波長を変えることによって、結晶表面からのフォトクロミック反応深さを変化させることができる。あるジアリールエテンの針状結晶に、365 nmの光を照射すると、結晶は直ちに、光源に向かって屈曲した。一方で、同じ結晶に380 nmの光を照射すると、初めは光源と逆側に屈曲し、さらに紫外光照射を続けると光源に向かって屈曲することが明らかとなった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2015 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (11 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Photoreversible current ON/OFF switching by photoinduced bending of gold-coated diarylethene crystals2015

    • Author(s)
      D. Kitagawa, S. Kobatake
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 52 Issue: 21 Pages: 4421-4424

    • DOI

      10.1039/c5cc00355e

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Polymorphic crystallization and thermodynamic phase transition between the polymorphs of a photochromic diarylethene2015

    • Author(s)
      C. Iwaihara, D. Kitagawa, S. Kobatake
    • Journal Title

      Cryst. Growth Des.

      Volume: 15 Issue: 4 Pages: 2017-2023

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.5b00196

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Thermodynamic phase transition through crystal-to-crystal process of photochromic 1,2-bis (5-phenyl-2-propyl-3-thienyl) perfluorocyclopentene2014

    • Author(s)
      D. Kitagawa, S. Kobatake
    • Journal Title

      Chem. Asian J.

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 289-293

    • DOI

      10.1002/asia.201301020

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Alkyl substituent effects in photochemical and thermal reactions of photochromic thiophene-S, S-dioxidized diarylethenes2014

    • Author(s)
      H. Shoji, D. Kitagawa, S. Kobatake
    • Journal Title

      New J. Chem.

      Volume: 38 Issue: 3 Pages: 933-941

    • DOI

      10.1039/c3nj01246h

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal thickness dependence of photoinduced crystal bending of 1-(5-methyl-2-(4-(p-vinylbenzoyloxymethyl) phenyl)-4-thiazolyl)-2-(5-methyl-2-phenyl-4-thiazolyl) perfluorocyclopentene2014

    • Author(s)
      D. Kitagawa, S. Kobatake
    • Journal Title

      Photochem. Photobiol. Sci.

      Volume: 13(in press) Issue: 5 Pages: 764-769

    • DOI

      10.1039/c3pp50417d

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photoinduced twisting of a photochromic diarylethene crystal2013

    • Author(s)
      D. Kitagawa, H. Nishi, S. Kobatake
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 52 Issue: 35 Pages: 9320-9322

    • DOI

      10.1002/anie.201304670

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal thickness dependence of photoinduced crystal bending of 1,2-bis (2-methyl-5-(4-(1-naphthoyloxymethyl) phenyl)-3-thienyl) perfluorocyclopentene2013

    • Author(s)
      D. Kitagawa, S. Kobatake
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C

      Volume: 117 Issue: 40 Pages: 20887-20892

    • DOI

      10.1021/jp4083079

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Systematic study on the thermal cycloreversion reactivity of diarylethenes with alkoxy and alkyl groups at the reactive carbons2013

    • Author(s)
      H. Shoji, D. Kitagawa, S. Kobatake
    • Journal Title

      Res. Chem. Intermed.

      Volume: 39 Issue: 1 Pages: 279-289

    • DOI

      10.1007/s11164-012-0648-0

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Morphology, wettability and photomicropatterning of superhydrophobic surface with high adhesive force by crystal growth of a photochromic diarylethene2012

    • Author(s)
      D. Kitagawa, S. Kobatake
    • Journal Title

      Chem. Sci.

      Volume: 3 Issue: 5 Pages: 1445-1449

    • DOI

      10.1039/c2sc20051a

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ジアリールエテン結晶の光誘起屈曲挙動における紫外光照射波長依存性2015

    • Author(s)
      北川大地, 小畠誠也
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学(千葉県・船橋市)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 金蒸着したジアリールエテン結晶の光誘起屈曲現象2014

    • Author(s)
      北川大地, 小畠誠也
    • Organizer
      2014年光化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Photoinduced Bending Behavior of Diarylethene Crystals2014

    • Author(s)
      Daichi Kitagawa, Seiya Kobatake
    • Organizer
      XXVth IUPAC Symposium on Photochemistry
    • Place of Presentation
      Bordeaux, France
    • Year and Date
      2014-07-13 – 2014-07-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Polymorphism and Phase Transition between Polymorphic Forms of Photochromic Diarylethene Crystals2014

    • Author(s)
      Daichi Kitagawa, Seiya Kobatake
    • Organizer
      Joint Congress of Asian Crystallization Technology Symposium-2014 (ACTS-2014) and 11th International Workshop on Crystal Growth of Organic Materials (CGOM11)
    • Place of Presentation
      Nara, Japan
    • Year and Date
      2014-06-17 – 2014-06-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ジアリールエテン誘導体結晶の光照射による特異な屈曲挙動2014

    • Author(s)
      北川大地, 小畠誠也
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Photoinduced Crystal Shape Change of Diarylethene Derivatives Having Naphthyl Groups2013

    • Author(s)
      Daichi Kitagawa, Seiya Kobatake
    • Organizer
      26th International Conference on Photochemistry (ICP 2013)
    • Place of Presentation
      Leuven, Belgium
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Crystal Thickness Dependence of Photoinduced Crystal Bending of a Photochromic Diarylethene derivative2013

    • Author(s)
      Daichi Kitagawa, Seiya Kobatake
    • Organizer
      7th International Symposium on Photochromism (ISOP 2013)
    • Place of Presentation
      Berlin, Germany
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ジアリールエテン結晶の光誘起屈曲現象における結晶の厚み依存性2013

    • Author(s)
      北川大地, 小畠誠也
    • Organizer
      2013年光化学討論会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ジアリールエテン結晶の光誘起ねじれ現象2013

    • Author(s)
      北川大地, 小畠誠也
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学(滋賀県)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 反応部位にプロピル基を有するジアリールエテンの結晶多形間での結晶-結晶相転移2012

    • Author(s)
      北川大地, 小畠誠也
    • Organizer
      2012年光化学討論会
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 反応部位にプロピル基を有するジアリールエテンの結晶-結晶相転移と結晶内分子挙動2012

    • Author(s)
      北川大地, 小畠誠也
    • Organizer
      第21回有機結晶シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京工業大学すずかけ台キャンパス(神奈川県)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.a-chem.eng.osaka-cu.ac.jp/kobatakelab/

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.a-chem.eng.osaka-cu.ac.jp/kobatakelab/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.a-chem.eng.osaka-cu.ac.jp/kobatakelab/

    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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