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外部刺激に応答して機能変化するπ共役系液晶材料の構築

Research Project

Project/Area Number 13J10344
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Functional materials/Devices
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

三谷 真人  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords液晶 / 刺激応答性発光材料 / オリゴチオフェン / イオン液体
Outline of Annual Research Achievements

有機分子の発光特性や電気伝導特性などの光・電子機能性はπ共役部位の集積状態に依存して大きく変化する。そのため外部刺激を印加することで分子の集合構造変化を誘起することができれば、分子集合体が有する光・電子機能性も同時に変換することが可能になると考えられる。このような刺激応答性を有する発光材料はメモリーやセンサーとしての応用が期待され、近年盛んに研究が行われている。本研究では液晶が有する動的な性質に着目し、機械的刺激の印加や化合物の添加により集合構造を変化させ、光・電子機能性が変化する液晶材料の開発を目指している。
前年度に得られた、新しい設計に基づき合成した液晶の分子構造と刺激応答性の関係や発光特性の評価を行った。これらの液晶は機械的刺激とそれに続く室温静置により可逆的な発光色変化を示したが、示差走査熱量測定により機械的刺激印加後の液晶相の方が不安定であることが示された。発光寿命測定の結果、機械的刺激の印加による発光色の変化は発光部位のエキシマー形成阻害により誘起されていることが示唆された。発光色の回復時間はπ共役部位およびアルキル鎖の設計により調節可能であることが分かった。これらの知見は刺激応答性液晶の分子設計指針を与え、更なる機能開発につながるものと考えられる。
またイオン液体の添加によりπ共役部位周辺の環境を変化させ、発光色を調節する新しい発光性ナノ相分離液晶の開発を行った。設計・合成した両親媒性π共役分子は単独でカラムナー液晶相を発現し水色発光を示したが、イオン液体の導入により発光色が青緑色へと変化した。イオン液体が化合物の親水部位と相互作用し液晶相を安定化していることを明らかにした。カラム内部に組織化したイオン液体が発光部位と相互作用し発光色が変化したと考えられる。これらの結果は発光性液晶の集合構造と光機能を動的に制御する新しい手法の開発につながるものと考えられる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2016 2015 2014 2013 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Adolphe Merkle Institute/University of Fribourg(Switzerland)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Mechanoresponsive liquid crystals exhibiting reversible luminescent color changes at ambient temperature2016

    • Author(s)
      M. Mitani, S. Ogata, S. Yamane, M. Yoshio, M. Hasegawa, and T. Kato
    • Journal Title

      J. Mater. Chem. C

      Volume: 4 Issue: 14 Pages: 2751-2760

    • DOI

      10.1039/c5tc03578c

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Mechanoresponsive Luminescent Molecular Assemblies: An Emerging Class of Materials2016

    • Author(s)
      相良剛光、山根祥吾、三谷真人、Christoph Weder、加藤隆史
    • Journal Title

      Advanced Materials

      Volume: 28 Issue: 6 Pages: 1073-1095

    • DOI

      10.1002/adma.201502589

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Mechanochromic Photoluminescent Liquid Crystals Containing 5,5'-Bis (2-phenyl-ethynyl)-2,2'-bithiophene2014

    • Author(s)
      Masato Mitani, Shogo Yamane, Masafumi Yoshio, Masahiro Funahashi, Takashi Kato
    • Journal Title

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      Volume: (印刷中)

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Liquid-Crystalline Oligothiophenes and their Mechanochromic Luminescence at Ambient Temperature2015

    • Author(s)
      三谷真人、山根祥吾、吉尾正史、加藤隆史
    • Organizer
      The 8th International Forum on Chemistry of Functional Organic Chemicals
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-11-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Mechanochromic Luminescent Liquid Crystals Containing Oligothiophene Moieties2015

    • Author(s)
      三谷真人、山根祥吾、吉尾正史、加藤隆史
    • Organizer
      the 22nd International Conference on the Chemistry of the Organic Solid State
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • Year and Date
      2015-07-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 液晶性オリゴチオフェン誘導体の室温における可逆的メカノクロミックルミネッセンス2014

    • Author(s)
      三谷真人、山根祥吾、吉尾正史、加藤隆史
    • Organizer
      第4回 CSJ化学フェスタ
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀、東京都
    • Year and Date
      2014-10-14 – 2014-10-16
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 機械的刺激応答性を有するオリゴチオフェン誘導体の開発:室温における可逆的発光色変化2014

    • Author(s)
      三谷真人、山根祥吾、吉尾正史、加藤隆史
    • Organizer
      第63回 高分子討論会
    • Place of Presentation
      長崎大学文教キャンパス、長崎県
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 機械的刺激に応答して発光色が可逆的に変化するオリゴチオフェン誘導体の開発2014

    • Author(s)
      三谷真人、山根祥吾、吉尾正史、加藤隆史
    • Organizer
      2014年 日本液晶学会討論会
    • Place of Presentation
      くにびきメッセ、島根県松江市
    • Year and Date
      2014-09-08 – 2014-09-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanochromic Photoluminescent Liquid Crystals Containing 5,5'-Bis (2-phenyl-ethynyl)-2,2'-bithiophene : Effects of Molecular Structures on Mechanochromic Behavior2013

    • Author(s)
      三谷真人、山根祥吾、吉尾正史、加藤隆史
    • Organizer
      第23回日本MRS年次大会
    • Place of Presentation
      横浜情報文化センター(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2013-12-09
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Luminescent Liquid Crystals : Effects of Molecular Structures on their Assembled Structures and Mechanochromic Behavior2013

    • Author(s)
      Masato Mitani, Shogo Yamane, Masafumi Yoshio, Takashi Kato
    • Organizer
      Optics of Liquid Crystals 2013
    • Place of Presentation
      Ala Moana Hotel (Honolulu, Hawaii) USA
    • Year and Date
      2013-10-01
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] チオフェン部位を有する刺激応答性発光材料の構築2013

    • Author(s)
      三谷真人、山根祥吾、吉尾正史、加藤隆史
    • Organizer
      第17回液晶化学研究会シンポジウム
    • Place of Presentation
      産業技術総合研究所(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2013-06-13
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Book] 月刊ファインケミカル(デンドロンを利用した機械的刺激応答性発光材料の開発)2015

    • Author(s)
      相良剛光、三谷真人、長野哲雄、加藤隆史
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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