2022 Fiscal Year Final Research Report

Control of Stimulus-response and Functionalization of Luminescent Smart Soft Crystals

Planned Research

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Project Area	Soft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering
Project/Area Number	17H06367
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	Kwansei Gakuin University (2021-2022) Hokkaido University (2017-2020)
Principal Investigator	Kato Masako 関西学院大学, 生命環境学部, 教授 (80214401)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	塩塚理仁名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70293743) 務台俊樹東京大学, 生産技術研究所, 助教 (80313112)
Project Period (FY)	2017-06-30 – 2022-03-31
Keywords	ソフトクリスタル / 白金錯体 / 発光 / ベイポクロミズム / メカノクロミック発光 / 結晶相転移 / 刺激応答性
Outline of Final Research Achievements	This study aimed to construct luminescent smart soft crystals with sharp sensitivity and high selectivity using luminescent chromic metal complexes, π-electronic organic crystals and supramolecular complexes that respond to gentle stimuli such as vapor, temperature, and mechanical stimuli. The main achievements include the construction of a series of integrated luminescent platinum(II) complexes containing N-heterocyclic carbenes, the realization of strong red to blue luminescence by precise control of the stacking structure, and the successful elucidation of the vapochromic single-crystal to single-crystal structural transformation and dynamic structural change. In addition, organic crystals showing luminescence based on the intramolecular proton-transfer were constructed, and a superelastic mechanochromic luminescence was found, in which the phase transition showing luminescence color changes is induced by mechanical stimuli, and the mechanism was successfully elucidated.
Free Research Field	錯体化学、光化学、構造化学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究は、オリジナルな化合物群において見出した特異な現象に基づく独創性を有し、学術的意義は高い。各分野の研究者が結集した新学術領域内において、計測、理論、物性解明の研究者と多くの共同研究が進み、その結果、新たな発見がなされるとともに、これまで現象論にとどまっていた刺激応答性発光色変化の機構やダイナミクスが明らかとなった。ソフトクリスタルのプロトタイプとなるような物質を探求することで、ソフトクリスタルの学術的な進化と深化が達成された。また、これらは刺激に鋭敏に応答する柔軟性を持ちながら、構成単位の錯体や有機分子は安定であるため、新たな高秩序で柔軟な結晶材料として、今後の展開が期待できる。