Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究では、テーブルトップ型超高速時間分解電子線回折法を駆使して、光応答性の結晶や液晶などのソフトクリスタルの分子動画を撮影する。すなわち、その物質の立体構造を理解し、光誘起構造変化ダイナミクスの詳細を解明することを目的としている。我々は領域内の共同研究として(1)酸化グラフェンの光還元のメカニズムを解明した。さらに、(2)アゾベンゼン液晶の光異性化による共同運動の観察を行った。(1)九州大学の恩田研究室との新学術領域内共同研究を通して、テーブルトップ型超高速時間分解電子線回折法と超高速時間分解赤外振動分光法を組み合わせた計測法を確立した。本手法を用いて、酸化グラフェンなどのより複雑で従来の計測手法ではその構造や構造ダイナミクスが全く理解できない物質へ応用した。酸化グラフェンはグラフェンの誘導体である。酸化グラフェンは、水に溶解し化学操作が可能となり、また光照射や加熱により還元された物質はグラフェンに近い特性をもつため、応用研究が進められている。しかし、その構造や還元中の構造ダイナミクスは非常に複雑であるため、理解されていないのが現状であった。我々は、光照射中の酸化グラフェンの光還元中の分子運動に注目することにより、酸化グラフェンの光還元のメカニズムの解明に成功した。(2)超高速時間分解電子線回折法を最も代表的な光応答性液晶であるアゾベンゼン液晶に適応した。その結果、アゾベンゼン液晶の構造変化は100ピコ秒で生じ、これまで考えられてきた速度よりも1万倍速ことが分かった。また、光などの外部刺激を与えると系は分子が乱れることはよく報告されているが、本研究では光刺激によって分子が揃う方向に系が変化することを示した。さらに、1%程度のわずかな構造の変化で系全体が変化するという共同的運動も見られた。本成果は、初めて液晶中の分子間相互作用中の構造ダイナミクスを観測したものである。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2020 2019
All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 5 results, Open Access: 3 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results, Invited: 4 results)
The Journal of Chemical Physics
Volume: 152 Issue: 8 Pages: 084704-084704
10.1063/1.5127993
Carbon
Volume: 158 Pages: 662-671
10.1016/j.carbon.2019.11.038
ACS Applied Energy Materials
Volume: 2 Issue: 10 Pages: 7700-7708
10.1021/acsaem.9b01736
Nature Communications
Volume: 10 Issue: 1 Pages: 4159-4159
10.1038/s41467-019-12116-6
120006812113
ACS Nano
Volume: 13 Issue: 9 Pages: 10103-10112
10.1021/acsnano.9b03060
