Crystal Engineering Using Folding Building blocks and Stimuli-responsive Organic Crystals

• Project/Area Number: 25410084
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Functional solid state chemistry
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: KOHMOTO SHIGEO 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90195686)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): KISHIKAWA KEIKI 千葉大学, 大学院工学研究科, 教授 (40241939)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 有機結晶 / 結晶配列制御 / 共結晶 / 水素結合 / フォルダマー / 蛍光 / 刺激応答性発光 / 刺激応答性 / スルホン酸塩 / 有機結晶構造 / ピリジニウム塩 / イミダゾリウム塩

Outline of Final Research Achievements

In order to construct folding structures in organic crystals via supramolecular way, U-shaped and S-shaped aromatic ureas possessing carboxy groups at both ends of the molecules were developed. Various cocrystals with hydrogen-bonding acceptor molecules were prepared and their crystal structures were examined by single crystal X-ray analysis. A Unique hydrogen bonding network of melamine was created in the cocrystal with the S-shaped molecule. Folded molecules were applied to the creation of stimuli-responsive organic crystals. Grinding of the salts or solvates of the folded molecules caused changes of their fluorescence color. Exposure of the ground crystals resulted in the re-generation of the original color of fluorescence. The relation between the crystal structures and the responsiveness toward grinding were investigated by the inspection of their crystal structures.

Research Products

• [Journal Article] Pairwise Packing of Anthracene Fluorophore: Hydrogen-Bonding Assisted Dimer Emission in Solid State (2015)
  • Author(s): Shugo Hisamatsu, Hyuma Masu, Masahiro Takahasi, Keiki Kishikawa, and Shigeo Kohmoto
  • Journal Title: Crystal Growth & Design Volume: 15 Issue: 5 Pages: 2291-2302
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.5b00081
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Piezoluminescence and Liquid Crystallinity of 4,4'-(9,10-Antharacenediyl)bispyridinium Salts (2015)
  • Author(s): Shigeo Kohmoto, Tomotaka Chuko, Shugo Hisamatsu, Yasuhiro Okuda, Hyuma Masu, Masahiro Takahashi, and Keiki Kishikawa
  • Journal Title: Crystal Growth & Design Volume: 15 Issue: 6 Pages: 2723-2731
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.5b00028
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Achiral Straight-Rod Liquid Crystals Indicating Local Biaziality and Ferroelectric Switching Behavior in the Smectic A and Nematic Phases. (2015)
  • Author(s): K. Kishikawa, T. Inoue, N. Hasegawa, M. Takahashi, M. Kohri, T. Taniguchi, and S. Kohmoto
  • Journal Title: Journal of Materials Chemistry C Volume: 3 Pages: 3574-3581
• [Journal Article] Crystal Structures of S - Shaped Phenylenediurea Dibenzoic Acids and Their Cocrystals with Melamine : Unusual Zigzag Tape of H-Bonded Melamine Network (2014)
  • Author(s): Shigeo Kohmoto, Shingo Sekizawa, Shugo Hisamatsu, Hyuma Masu, Masahiro Takahashi, Keiki Kishikawa
  • Journal Title: Crystal Growth & Design Volume: (印刷中) Issue: 5 Pages: 2209-2217
  • DOI: 10.1021/cg401754q
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of the number of chiral mesogenic units and their spatial arrangement in dopant molecules on the stabilisation of blue phases (2014)
  • Author(s): Keiki Kishikawa, Tomohiro Watanabe, Michinari Kohri, Tatsuo Taniguchi, Masahiro Takahashi, Shigeo Kohmoto
  • Journal Title: Liquid Crystals Volume: 41(6) Issue: 6 Pages: 839-849
  • DOI: 10.1080/02678292.2014.885599
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conformation-directed Hydrogen-bonding in meta-Substituted Aromatic Ureadicarboxylic Acid : A Conformationally Flexible U-Shaped Building Block (2013)
  • Author(s): Hisamatsu Shugo, Masu Hyuma, Takahashi Masahiro, Keiki Kishikawa, Kohmoto Shigeo
  • Journal Title: Crystal Growth & Design Volume: 13 Issue: 6 Pages: 2327-2334
  • DOI: 10.1021/cg301878r
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Achiral Straight-rod Liquid Crystals Indicating Local Biaxiality and Ferroelectric Switching Behabior in the Smectic A and Nematic Phase. (2015)
  • Author(s): K. Kishikawa, T. Inoue, N. Hasegawa, M. Takahashi, M. Kohri, T. Taniguchi, and S. Kohmoto
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii
  • Year and Date: 2015-12-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mechanoluminescence of Anthracene-based Organic Salts and Cocrystals (2015)
  • Author(s): S. Kohmoto, T. Chuko, Y. Okuda, S. Kosugi, M. Takahashi, H. Masu, and K. Kishikawa
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii
  • Year and Date: 2015-12-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 4-(1H)ピリドン誘導体の結晶配列制御と刺激応答性発光 (2015)
  • Author(s): 奥田康裕、幸本重男、岸川圭希、高橋正洋、桝飛雄馬
  • Organizer: 第24回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2015-11-02
• [Presentation] アントラセン誘導体の束縛回転を利用したAIE特性と結晶構造 (2015)
  • Author(s): 角舘慕子、久松秀悟、桝飛雄馬、高橋正洋、岸川圭希、幸本重男
  • Organizer: 第24回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2015-11-02
• [Presentation] ベンゾイミダゾール環を有するアントラセン誘導体の刺激応答性発光 (2015)
  • Author(s): 小杉将太、桝飛雄馬、高橋正洋、岸川圭希、幸本重男
  • Organizer: 第24回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2015-11-01
• [Presentation] 大きなHTP及び広いブルー相温度範囲を与えるキラルドーパントの分子構造の解明 (2015)
  • Author(s): 岸川圭希、古川優樹、幸本重男、高橋正洋
  • Organizer: CSJ化学フェスタ2015
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-10-15
• [Presentation] アントラセン誘導体の束縛回転を利用したAIE特性と結晶構造 (2015)
  • Author(s): 角舘慕子、久松秀悟、桝飛雄馬、高橋正洋、岸川圭希、幸本重男
  • Organizer: CSJ化学フェスタ2015
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-10-15
• [Presentation] アントラセン誘導体の刺激応答性発光 (2015)
  • Author(s): 小杉将太、桝飛雄馬、高橋正洋、岸川圭希、幸本重男
  • Organizer: CSJ化学フェスタ2015
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-10-14
• [Presentation] 大きなHTP及び広いブルー相温度範囲を与えるキラルドーパントの分子構造の解明 (2015)
  • Author(s): 岸川圭希、古川優樹、幸本重男、高橋正洋
  • Organizer: 2015年日本液晶学会討論会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-09-07
• [Presentation] 4-(1H)-ピリドン誘導体の刺激応答性発光 (2014)
  • Author(s): 幸本重男、奥田康裕、高橋正洋、桝飛雄真、岸川圭希
  • Organizer: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京）
  • Year and Date: 2014-10-14
• [Presentation] 中央に強い分極を有するベントコア分子のブルー相への影響 (2014)
  • Author(s): 岸川圭希、古川優樹、高橋正洋、幸本重男
  • Organizer: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京）
  • Year and Date: 2014-10-14
• [Presentation] ベルト型π共役高分子のSWCNTのラッピングによる高度可溶化 (2014)
  • Author(s): 佐川弥、高橋正洋、岸川圭希、幸本重男
  • Organizer: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京）
  • Year and Date: 2014-10-14
• [Presentation] アントラセン環をコアに有するピリジニウム塩のメカノフルオロクロミズム (2014)
  • Author(s): 中古知貴、桝飛雄真、高橋正洋、岸川圭希、幸本重男
  • Organizer: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京）
  • Year and Date: 2014-10-14
• [Presentation] ねじれた分子構造を有するアントラセンカルボン酸誘導体の結晶構造とAIE特性 (2014)
  • Author(s): 角舘慕子、久松秀悟、桝飛雄真、高橋正洋、岸川圭希、幸本重男
  • Organizer: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京）
  • Year and Date: 2014-10-14
• [Presentation] 4-(1H)-ピリドン誘導体の刺激応答性発光 (2014)
  • Author(s): 奥田康裕、高橋正洋、桝飛雄真、岸川圭希、幸本重男
  • Organizer: 第23回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 東邦大学（習志野）
  • Year and Date: 2014-09-16
• [Presentation] ねじれた分子構造を有するアントラセンカルボン酸誘導体の結晶構造とAIE特性 (2014)
  • Author(s): 角舘慕子、久松秀悟、桝飛雄真、高橋正洋、岸川圭希、幸本重男
  • Organizer: 第23回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 東邦大学（習志野）
  • Year and Date: 2014-09-16
• [Presentation] 9,10-ビスベンズイミダゾイルメチルアントラセンのメカノフルオロクロミズム (2014)
  • Author(s): 小杉将太、桝飛雄真、高橋正洋、岸川圭希、幸本重男
  • Organizer: 第23回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 東邦大学（習志野）
  • Year and Date: 2014-09-16
• [Presentation] アーチ状の分子配向制御部位を有する液晶材料 (2014)
  • Author(s): 青柳翔太、高橋正洋、幸本重男、岸川圭希
  • Organizer: 2014日本液晶学会討論会
  • Place of Presentation: くにびきメッセ（松江）
  • Year and Date: 2014-09-08
• [Presentation] 含フッ素液晶分子層構造制御と高分子化 (2014)
  • Author(s): 長谷川直史、高橋正洋、幸本重男、岸川圭希
  • Organizer: 2014日本液晶学会討論会
  • Place of Presentation: くにびきメッセ（松江）
  • Year and Date: 2014-09-08
• [Presentation] 中央に強い分極を有するベントコア分子のブルー相への影響 (2014)
  • Author(s): 古川優樹、岸川圭希、幸本重男
  • Organizer: 2014日本液晶学会討論会
  • Place of Presentation: くにびきメッセ（松江）
  • Year and Date: 2014-09-08
• [Presentation] アントラセン環をコアに有するピリジニウム塩の結晶構造と蛍光特性 (2014)
  • Author(s): 中古知貴、桝飛雄真、高橋正洋、岸川圭希、幸本重男
  • Organizer: 第23回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 東邦大学（習志野）
  • Year and Date: 2014-09-06
• [Presentation] Creation of Hydrogen-bonded Zigzag Architectures in Crystal Engineering (2013)
  • Author(s): Shugo Hisamatsu, Hyuma Masu, Masahiro Takahashi, Keiki Kishikawa, and Shigeo Kohmoto
  • Organizer: ICCOSSXXI The 21st International Conference on the Chemistry of the Organic Solid State
  • Place of Presentation: Oxford, UK
• [Presentation] Pair-wise-packed Anthracene Derivatives Inducing Solid-state Dimer Emission (2013)
  • Author(s): Shugo Hisamatsu, Hyuma Masu, Masahiro Takahashi, Keiki Kishikawa, and Shigeo Kohmoto
  • Organizer: ICCOSSXXI The 21st International Conference on the Chemistry of the Organic Solid State
  • Place of Presentation: Oxford, UK
• [Presentation] アントラセンピリジニウム塩のメカノフルオロクロミズム (2013)
  • Author(s): 幸本重男、中古知貴、高橋正洋、岸川圭希
  • Organizer: 第22回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌
• [Presentation] 水素結合を利用したペア型結晶の発光特性 (2013)
  • Author(s): 久松秀悟、桝飛雄真、高橋正洋、岸川圭希、幸本重男
  • Organizer: 第22回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌
• [Presentation] アントラセンピリジニウム塩の液晶性及び蛍光特性 (2013)
  • Author(s): 幸本重男、中古知貴、高橋正洋、岸川圭希
  • Organizer: 2013年日本液晶学会討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学、豊中
• [Presentation] 棒状とアーチ状の分子配向制御ｌ部位を有する高効率キラルドーパントの合成 (2013)
  • Author(s): 岸川圭希、青柳翔太、高橋正洋、幸本重男
  • Organizer: 2013年日本液晶学会討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学、豊中
• [Presentation] 液晶性チオウレアが形成する超構造の解析 (2013)
  • Author(s): 岸川圭希、齋藤昂秀、高橋正洋、幸本重男
  • Organizer: 2013年日本液晶学会討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学、豊中
• [Presentation] 種々の末端基導入による含フッ素棒状液晶分子の相構造制御 (2013)
  • Author(s): 岸川圭希、長谷川直史、高橋正洋、幸本重男
  • Organizer: 2013年日本液晶学会討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学、豊中
• [Presentation] カラム周辺部への芳香族置換基導入による強誘電性柱状液晶構造の安定化 (2013)
  • Author(s): 岸川圭希、大坪亮一、高橋正洋、幸本重男
  • Organizer: 2013年日本液晶学会討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学、豊中
• [Presentation] 酒石酸イミド誘導体キラルドーパントによるブルー相の発現 (2013)
  • Author(s): 岸川圭希、渡邊友浩、高橋正洋、幸本重男
  • Organizer: 2013年日本液晶学会討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学、豊中