Creation of Photoresponsive Organic Ferroelectrics with Strong Correlation between Proton Transfer and Photoisomerization Reactions
Publicly Offered Research
| Project Area | Science on Function of Soft Molecular Systems by Cooperation of Theory and Experiment |
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| Project/Area Number |
16H00851
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Rikkyo University |
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Principal Investigator |
森本 正和 立教大学, 理学部, 教授 (70447126)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2017)
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| Budget Amount *help |
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | 超分子化学 / 分子性固体 / 誘電体物性 / フォトクロミズム / 水素結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
外部刺激に柔軟に応答する柔らかな分子系における新現象・新機能の発掘に関する研究として、フォトクロミック分子の光異性化反応により強誘電物性を可逆的に変化させる有機分子結晶を創出することを目的とした。分子間プロトン移動機構により強誘電性を発現し得る水素結合性フォトクロミック分子結晶を合成し、それらの結晶相光反応、ならびに結晶構造と誘電物性との関係について検討した。
水素結合性のイミダゾールを有する様々なフォトクロミック分子を合成した。これらの分子結晶の多くは紫外光と可視光の照射により可逆的な光異性化反応を起こし、フォトクロミズムを示した。その一部の誘導体の結晶において、一次元水素結合ネットワークに関与するイミダゾールのN-H水素原子がディスオーダーしていた。これは、互いに等価であるがN-H水素原子の配向の異なる水素結合構造が結晶中において混在しているためと考えられる。この単結晶の電気物性を測定したところ、分子間プロトン移動に由来すると考えられる誘電率の温度依存性・電場周波数依存性が観測された。水素原子のディスオーダーと誘電応答の有無は、結晶構造の対称性に依存することが分かった。100～300 Kにおいて分極-電場ヒステリシスを測定したが、ヒステリシスループの開きは観測されず、この単結晶について強誘電性の発現は認められなかった。強誘電性の発現のためには、結晶中での水素結合一次元鎖同士を接近させることで鎖間の電気的相関を強くするなどの結晶構造設計が必要と考えている。本研究で設計・合成した水素結合性フォトクロミック分子を用いることで、プロトン移動に由来する誘電応答と光化学反応性とを併せもつ複合機能有機分子結晶を構築できることが分かった。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(23 results)
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[Journal Article] Photosalient Phenomena that Mimic Impatiens Are Observed in Hollow Crystals of Diarylethene with a Perfluorocyclohexene Ring2017
Author(s)
Eri Hatano, Masakazu Morimoto, Takahito Imai, Kengo Hyodo, Ayako Fujimoto, Ryo Nishimura, Akiko Sekine, Nobuhiro Yasuda, Satoshi Yokojima, Shinichiro Nakamura, Kingo Uchida
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Journal Title
Angewandte Chemie International Edition
Volume: 56
Issue: 41
Pages: 12576-12580
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Photoinduced topographical changes on microcrystalline surfaces of diarylethenes2016
Author(s)
Noriko Fujinaga, Naoki Nishikawa, Ryo Nishimura, Kengo Hyodo, Seiji Yamazoe, Yuko Kojima, Kazuki Yamamoto, Tsuyoshi Tsujioka, Masakazu Morimoto, Satoshi Yokojima, Shinichiro Nakamura, Kingo Uchida
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Journal Title
CrystEngComm
Volume: 18
Issue: 38
Pages: 7229-7235
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Turn-on mode fluorescence photoswitching of diarylethene single crystals2016
Author(s)
Masakazu Morimoto, Ryota Kashihara, Katsuya Mutoh, Yoichi Kobayashi, Jiro Abe, Hikaru Sotome, Syoji Ito, Hiroshi Miyasaka, Masahiro Irie
Organizer
International Symposium on Photochromism 2016 (ISOP 2016)
Place of Presentation
East China University of Science and Technology (ECUST), Shanghai, China
Year and Date
2016-11-04
Related Report
Int'l Joint Research
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