2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel photomechanical phenomena of photoresponsive molecular crystals by high-order photoexcitation
| Project Area | Application of Cooperative-Excitation into Innovative Molecular Systems with High-Order Photo-functions |
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| Project/Area Number |
26107013
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
小畠 誠也 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (00325507)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 結晶 / フォトクロミズム / 複合光応答 / 結晶成長 / 相転移 / ジアリールエテン / 光誘起形状変化 / フォトメカニカル効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、フォトクロミックジアリールエテン結晶およびアモルファス固体が複数の光励起（複合光励起）によって複雑に光応答する分子システムを構築し、フォトメカニカル新現象の創出とメゾスコピック領域における実働的な光駆動マイクロマシンの創製を目指している。平成28年度には、主に、光誘起結晶屈曲現象における2段階屈曲現象の発見およびそのメカニズムの解明、光誘起砕破現象の発見、および蛍光性ジアリールエテン結晶の多形相転移について検討した。具体的には、2段階屈曲現象については、紫外光照射に伴い棒状の結晶が照射光とは異なる方向に屈曲し、さらに徐々に屈曲速度が加速することを見出した。屈曲速度の観察および粉末X線構造解析の結果、結晶内での分子の配列がみだれ相転移が起こっていることが示唆された。光誘起砕破現象については、ウレタン結合を有するジアリールエテン結晶に紫外光を照射すると、高速な結晶砕破現象が観察された。これは光照射によりジアリールエテン分子が光異性化した際に大きなひずみが結晶内部に生成し、結晶の砕破をもたらしたと考えられる。砕破よる結晶の破片の速度は1～10 m/sであり、高速で結晶が砕破していることがわかる。蛍光性ジアリールエテン結晶の多形相転移に関しては、開環体が蛍光性を有し、閉環体が蛍光性を有しないある種のジアリールエテンが結晶状態でフォトクロミズムをしネさないことを見出し研究を重ねた結果、50℃以上の温度において、相転移することを見出し、その前後での蛍光色はオレンジから黄色に変わることを明らかにした。さらに、それらの蛍光量子収率は溶液よりも高い値を示し、凝集誘起発光であると考えられる。これらは論文執筆を行い掲載された。さらに、いくつかの屈曲挙動の特異な現象について明らかにし、現在論文投稿中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、光応答性フォトクロミック分子結晶の結晶成長、光誘起結晶変形、相転移などの固体機能物性変化を複数の励起光あるいは時空間を考慮した励起によって、これまでにない新しいフォトメカニカル現象の開拓とメカニズムの解明を行う。平成28年度は、光誘起結晶屈曲現象における2段階屈曲現象の発見およびそのメカニズムの解明、光誘起砕破現象の発見、および蛍光性ジアリールエテン結晶の多形相転移について検討し、予定通りの進捗状況で成果が得られた。これらは本研究の計画している複合光励起であり、新たな屈曲現象を見出しメカニズムを明らかにしており、今後の研究を推進するための重要な成果と考えられる。これらに関しては論文執筆済みあるいは論文執筆投稿中であり、平成28年度の既発表学術論文8報、学会発表43件を合わせ、十分な成果を発表しており、おおむね順調に進展している。さらに、特筆すべき点として、RSCのCrystEngCommにBackcover として研究成果が紹介された。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、光応答性フォトクロミック分子結晶の結晶成長、光誘起結晶変形、相転移などの固体機能物性変化を複数の励起光あるいは時空間を考慮した励起によって、これまでにない新しいフォトメカニカル現象の開拓とメカニズムの解明を行っている。これまで、順調に研究計画通り進捗しており、今後も計画通りに研究を進める。すなわち、(1) 結晶成長場の構築、(2) 光応答性分子および集合体の設計、(3) 光励起方法、(4) 特異な結晶変形、相転移、(5) メカニズムの解明、(6) 実働機能システムの構築を行う。
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[Book] Photochromic Materials: Preparation, Properties and Applications, First Edition2016
Author(s)
M. Morimoto, S. Kobatake, M. Irie, H. K. Bisoyi, Q. Li, S. Wang, H. Tian (Chapter 8. Photochromic bulk materials, pp. 281-361), Eds. by H. Tian, J. Zhang
Total Pages
80
Publisher
Wiley-VCH, Verlag
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