Development of Photo-switching Ionic Liquids: Photocontrol of Liquid Properties by Valence Changes

• Project/Area Number: 17K14474
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Functional solid state chemistry
• Research Institution: Tokyo University of Science, Yamaguchi
• Principal Investigator: Funasako Yusuke 山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 助教 (20734312)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2019: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: イオン液体 / スピロピラン / フォトクロミズム / 光応答性 / 熱物性 / 極性変化 / 結晶構造 / 結晶内空間 / 光物性 / 価数変化

Outline of Final Research Achievements

Photochromic ionic liquids containing spiropyrans were developed. The salts containing cationic spiropyrans were synthesized and their thermal properties and photochromic properties were revealed. The relationship between the reaction cavity of crystal structure and crystalline-state photochromism of the salts were investigated. Binary ionic liquid mixtures of spiropyrans and onium salts were also prepared, and their liquid properties and photochromic behaviors were investigated.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

フォトクロミック分子骨格を有するイオン液体はこれまで内外で盛んに研究されてきたが、静電相互作用変化を伴った光異性化を示す本系は原理が大きく異なる。したがって、光による多彩な液体物性の変化が期待される。このような液体は、多彩な物性研究の新対象となるだけでなく、機能溶媒用途といった応用展開にもつながる。

Research Products

• [Journal Article] Hydronium bis(trifluoromethanesulfonyl)amide?18-crown-6 (1/1) (2020)
  • Author(s): Kitada Atsushi、Funasako Yusuke、Matsumoto Kazuhiko、Hagiwara Rika、Inokuchi Makoto、Fukami Kazuhiro、Murase Kuniaki
  • Journal Title: IUCrData Volume: 5 Issue: 2 Pages: 1-3
  • DOI: 10.1107/s2414314620001625
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Solid-State Photochromism of Salts of Cationic Spiropyran with Various Anions: A Correlation between Reaction Cavity Volumes and Reactivity (2019)
  • Author(s): Funasako Yusuke、Ason Morihiro、Takebayashi Jun-ichiro、Inokuchi Makoto
  • Journal Title: Crystal Growth & Design Volume: 19 Issue: 12 Pages: 7308-7314
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.9b01185
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thermoresponsive light scattering device utilizing surface behavior effects between polyimide and an ionic liquid-water mixture exhibiting lower critical solution temperature (LCST)-type phase separation (2018)
  • Author(s): Goda Kazuya、Takatoh Kohki、Funasako Yusuke、Inokuchi Makoto
  • Journal Title: Journal of Applied Physics Volume: 123 Issue: 22 Pages: 224501-224501
  • DOI: 10.1063/1.5024800
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and characterization of metal-diaminobipyridine complexes as low-cost co-catalysts for photo-sensitized hydrogen evolution (2018)
  • Author(s): Chand Vagvala Tarun、Ooyabe Takashi、Sakai Munetoshi、Funasako Yusuke、Inokuchi Makoto、Kurashige Wataru、Negishi Yuichi、Kalousek Vit、Ikeue Keita
  • Journal Title: Inorganica Chimica Acta Volume: 482 Pages: 821-829
  • DOI: 10.1016/j.ica.2018.07.022
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Photochromic Ionic Liquids Containing Cationic Spiropyran Derivatives (2018)
  • Author(s): Funasako Yusuke、Okada Hirochika、Inokuchi Makoto
  • Journal Title: ChemPhotoChem Volume: 3 Issue: 1 Pages: 28-30
  • DOI: 10.1002/cptc.201800197
• [Presentation] 種々のアニオンを有するスピロピラン塩における結晶フォトクロミズムと反応空間体積の相関 (2020)
  • Author(s): 舟浴 佑典、阿孫 壮大、竹林 潤一郎、井口 眞
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会（開催中止）
• [Presentation] スピロピラン結晶が示す光異性化の反応空間に対する圧力効果 (2020)
  • Author(s): 阿孫 壮大、竹林 潤一郎、舟浴 佑典、井口 眞
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会（開催中止）
• [Presentation] 種々のジアリールエテンのずれ応力下における光異性化条件の解明 (2020)
  • Author(s): 酒井 智隆、舟浴 佑典、井口 眞
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会（開催中止）
• [Presentation] イミダゾリウム骨格を有するスピロピラン系光応答性イオン液体の合成と光異性化過程の解明 (2020)
  • Author(s): 舟部 志保、舟浴 佑典、井口 眞
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会（開催中止）
• [Presentation] スピロピラン/イオン液体混合系からなる塩の熱物性とフォトクロミズム (2019)
  • Author(s): 舟浴 佑典、明比 唯人、井口 眞
  • Organizer: 第10回イオン液体討論会
• [Presentation] スピロピランを含む光応答性イミダゾリウム系イオン液体の合成と物性 (2019)
  • Author(s): 舟部 志保、舟浴 佑典、井口 眞
  • Organizer: 第10回イオン液体討論会
• [Presentation] イオン液体研究を通して開いた物性化学の扉 (2019)
  • Author(s): 舟浴 佑典
  • Organizer: 第4回イオン液体研究会若手の会
  • Invited
• [Presentation] スピロピラン結晶の光異性化反応における反応空間の影響 (2019)
  • Author(s): 阿孫 壮大、竹林 潤一郎、舟浴 佑典、井口 眞
  • Organizer: 2019年日本化学会中国四国支部大会
• [Presentation] ジアリールエテン結晶のずれ応力下における光異性化条件の探索 (2019)
  • Author(s): 酒井 智隆、舟浴 佑典、井口 眞
  • Organizer: 2019年日本化学会中国四国支部大会
• [Presentation] スピロピラン部位を含む光応答性イミダゾリウム塩の合成と物性 (2019)
  • Author(s): 舟部 志保、鬼塚 綾華、舟浴 佑典、井口 眞
  • Organizer: 2019年日本化学会中国四国支部大会
• [Presentation] Spiropyran Ionic Liquids That Exhibit Photochromism (2019)
  • Author(s): Y. Funasako, H. Okada, M. Inokuchi
  • Organizer: The 8th International Congress on Ionic Liquids (COIL-8)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] アニオン性スピロピランを含むフォトクロミックイオン液体の合成と物性 (2019)
  • Author(s): 舟部 志保、岡田 拓恭、舟浴 佑典、井口 眞
  • Organizer: 第56回化学関連支部合同九州大会
• [Presentation] ジアリールエテンのフォトクロミズムにおける励起波長のずれ応力依存性 (2019)
  • Author(s): 酒井 智隆、舟浴 佑典、井口 眞
  • Organizer: 第56回化学関連支部合同九州大会
• [Presentation] カチオン性スピロピランを含むフォトクロミック結晶に対するアニオンと置換基の効果 (2019)
  • Author(s): 阿孫壮大、舟浴佑典、井口眞
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] カチオン性スピロピランを含む塩の合成と結晶構造 (2018)
  • Author(s): 阿孫壮大、竹林潤一郎、舟浴佑典、井口眞
  • Organizer: 第55回化学関連支部合同九州大会
• [Presentation] スピロピランを含む光応答性アンモニウム系イオン液体の合成と極性制御 (2018)
  • Author(s): 舟浴佑典、堀端修人、吾妻のぞみ、井口眞
  • Organizer: 第12回分子科学討論会
• [Presentation] カチオン性スピロピランを含む塩の光異性化と結晶構造 (2018)
  • Author(s): 阿孫壮大、竹林潤一郎、舟浴佑典、井口眞
  • Organizer: 第12回分子科学討論会
• [Presentation] Synthesis and Photochromic Properties of Ionic Liquids Containing Cationic Spiropyran (2018)
  • Author(s): Y. Funasako, H. Okada, M. Inokuchi
  • Organizer: The 8th TOYOTA RIKEN International Workshop on Organic Semiconductors, Conductors, and Electronics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Crystal Structure and Photochromic Behavior of Salts Containing Cationic Spiropyran (2018)
  • Author(s): M. Ason, J.-i. Takebayashi, Y. Funasako, M. Inokuchi
  • Organizer: The 9th TOYOTA RIKEN International Workshop on Organic Semiconductors, Conductors, and Electronics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 光応答性イオンで創るソフトマテリアル：構造と機能の光制御 (2018)
  • Author(s): 舟浴佑典
  • Organizer: 第28回日本MRS年次大会
  • Invited
• [Presentation] イオン性スピロピランを含むフォトクロミックイオン液体の合成と性質 (2018)
  • Author(s): 舟浴佑典、岡田拓恭、井口眞
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] Thermoresponsive Light Scattering Device Using Ionic Liquid-Water Mixture Exhibiting LCST-Type Phase Behavior (2017)
  • Author(s): K. Goda, K. Takatoh, Y. Funasako
  • Organizer: The 24th International Display Workshop (IDW '17)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] フォトクロミック部位を有する光応答性アンモニウム系イオン液体の合成と性質 (2017)
  • Author(s): 舟浴佑典、吾妻のぞみ、井口眞
  • Organizer: 第8回イオン液体討論会
• [Presentation] LCST型相分離を示すイオン液体/水二相系の界面挙動を利用した熱応答性光シャッターの開発 (2017)
  • Author(s): 合田和矢、高頭孝毅、舟浴佑典
  • Organizer: 第8回イオン液体討論会