Design of Versatile Stimuli-Responsive Materials and Luminescent Mechanochromism of Asymmetric Crystals
Publicly Offered Research
| Project Area | Coordination Asymmetry: Design of Asymmetric Coordination Sphere and Anisotropic Assembly for the Creation of Functional Molecules |
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| Project/Area Number |
19H04555
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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 | Shizuoka University (2020)
Hokkaido University (2019) |
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Principal Investigator |
関 朋宏 静岡大学, 理学部, 講師 (50638187)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | キラル / 相転移 / 発光 / メカノクロミズム / 単結晶 / 金錯体 / 不斉 / 発光性メカノクロミズム / 円偏光 / 結晶 / 刺激応答性材料 |
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| Outline of Research at the Start |
メカノクロミズムとは、機械的刺激によって発光色が変化する現象であり、現在極めて活発に研究が行われている。申請者はこれまでに、種々のアリール金イソシアニド錯体を合成し、前例のない特徴を有するメカノクロミック材料を開発しており、この分野で顕著な成果を挙げてきた。その研究の過程で、不斉結晶を形成するアキラル金錯体が興味深いメカノクロミズム特性を示すことを見出し、本研究を想起した。アキラルな金錯体の結晶構造が、光学活性な不斉の相である場合、機械的刺激やその他の外部刺激を与えることで、結晶相の示すキラリティを反転や、on/offの切り替えが期待できる点が魅力であり、キラル光学特性の切り替えを試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究において、アリール金錯体を基盤とした発光性メカノクロミック分子の刺激応答性に関する研究を行った。発光性メカノクロミズムとは、固体や液晶材料のフォトルミネッセンスの色が機械的応力に応答して切り替わる現象である。力学的に応力を与えるという、外部刺激としては最も簡易な実験操作によって分子の機能（フォトルミネッセンスの色）が切り替わる点が特徴である。力学センサーへの応用が期待されている。本研究では、発光性メカノクロミズムを示す金錯体に対して、キラリティの特徴をハイブリッドし、新しい刺激応答性材料の開発を試みてきた。発光性メカノクロミズムに伴い、結晶構造の反転対称の有無の切り替えなど、前例のない成果を見出してきた。
近年では、チアゾール型のN-ヘテロ環状カルベンを配位子とする金錯体の結晶が、紫外光の照射下において近赤外発光（極大発光波長：>750 nm）を示すことを見出した。さらに機械的刺激や温度変化によって発光色が変化する各種クロミズム挙動を示すこともわかった。種々のコントロール実験と理論計算によって、この金錯体の固体近赤外発光が、励起状態における構造緩和によるものであることを明らかにした。具体的には、金原子とヨウ素原子間の共有結合の伸縮や屈曲に由来するものである。このわずかな構造変化は、金錯体の小さな分子サイズを考慮すると、分子全体へのエネルギー準位へ大きく影響し、長波長発光が実現したと考えられ、新規赤外発光材料のデザイン指針として期待できる。現在光学活性なNHC配位子を導入しそのキラル光学特性・赤外発光特性の評価を行っている。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2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] Thermosalience in macrocycle-based soft crystals via anisotropic deformation of disilanyl architecture2020
Author(s)
Omoto, K.; Nakae, T.; Nishio, M.; Yamanoi, Y.;* Kasai, H.; Nishibori, E.; Mashimo, T.; Seki, T.; Ito, H.; Nakamura, K.; Kobayashi, N.; Nishihara, H.*
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 142
Issue: 29
Pages: 12651-12657
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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