2021 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis and Development of Chemiluminescent Soft Crystals for Spatiotemporal Control of the Stimulus-responsive Functions
| Project Area | Soft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering |
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| Project/Area Number |
17H06371
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
平野 誉 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (20238380)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石田 尚行 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (00232306)
池田 浩 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30211717)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | ソフトクリスタル / 分子結晶 / 光物性 / 化学発光 / X線回折 / 有機過酸化物 / 反応速度論 / 熱物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ソフトクリスタル化学発光系の創製と刺激応答発現、作用機序解明と時空間制御を目指し、(項目１)結晶化学発光を示す反応系の構築とその反応機構解明、学理確立と共に、(項目２)外部刺激応答性を示すソフトクリスタルの創製とその作用機序の解明を進めた。
項目１では、化学発光基質として1,2-ジオキセタン誘導体およびアントラセン誘導体の架橋過酸化物を合成し、これらの結晶試料の定温度加熱による反応を発光観測で追跡した。化学発光基質に蛍光色素を組込み、反応場の微小変化を発光波長変化で確認する方法も導入した。結晶内で進行する化学発光反応を、発光検出と共に顕微鏡による結晶の形態観察、粉末X線回折測定、熱拡散率を含む熱物性測定、理論計算を組合わせて解析した。その結果、①ソフトクリスタルの条件として、結晶内反応に伴う反応基質の分子構造変化の許容性が重要であること、②μmサイズ結晶内での反応では、結晶内部が熱的定常状態となり、零次速度論が成立すること、③1,2-ジオキセタン誘導体の２色素連結系では生成物が１種類となり、反応進行に伴う固相－固相変化が誘起されることを見出した。学理として、結晶内での反応許容性、速度論、反応進行度と相変化の相関、結晶構造に依存した発光特性に関する知見を得た。反応に伴う相変化には複数の様式があり、結晶溶媒の脱離を伴う場合のサリエント現象も見出した。さらに、熱刺激を中心に刺激応答系と結晶格子の関わるエネルギー論の情報を得た。
項目２では、結晶の昇温加熱条件での発光検出と熱物性測定を組合わせた観測が、化学発光反応の開始条件決定に有効なことを示した。また、μmサイズの単一結晶内部の熱拡散率と化学発光の同時観測手法を確立し、反応進行に伴う結晶内部の熱物性変化の観測基盤を確立した。さらに、刺激応答性を有する発光分子結晶の光物性と金属錯体結晶の磁性制御に関する知見を得た。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Crystalline-state chemiluminescence properties of 1,2-dioxetanes with structurally modulated chromophores2021
Author(s)
C. Matsuhashi, T. Ueno, H. Oyama, H. Uekusa, A. Sato-Tomita, K. Ichiyanagi, M. Ryu, J. Morikawa, S. Maki, T. Hirano
Organizer
Pacifichem 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] Pressure Responsiveness to Fluorescence Properties of Crystals of Organoboron Complexes Possessing the [2.2]Paracyclophane Moiety2021
Author(s)
S. Irii, T. Ogaki, T. Ari, S. Yamamoto, H. Miyashita, K. Nobori, H. Iida, Y. Ozawa, M. Abe, H. Sato, E. Ohta, Y. Matsui, H. Ikeda
Organizer
2021年光化学討論会
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