2016 Fiscal Year Research-status Report
結晶フォトクロミズムと相転移に基づく非線形複合応答機能材料の創生
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16K17896
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
北川 大地 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 特任助教 (50736527)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | フォトクロミズム / ジアリールエテン / 結晶 / 相転移 / フォトメカニカル / 発光 / フォトサリエント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ジアリールエテン結晶のフォトクロミック反応と結晶相転移を組み合わせることによる新規機能性材料の創出を目指している。すなわち、従来の光反応率に対する線形的な応答を超克し、非線形的に大きな物性変化を示す材料の創出を狙っている。本年度は、チオフェン環の2位がエテン部に結合したInverse型ジアリールエテンの結晶多形および蛍光色調変化を伴う結晶多形間相転移について研究を行った。Inverse型ジアリールエテンの結晶多形は、ヘキサンおよびアセトンから再結晶することで得られ、いずれの結晶においても発光量子収率が0.5を超える強発光性を示すことが明らかとなった。また、結晶を加熱することで蛍光色調変化を伴う結晶多形間相転移を示すことを見出し、詳細な考察から結晶多形間相転移にはヘキサン分子の離脱過程と新しい結晶相の結晶化過程が含まれていることを明らかにした（D. Kitagawa et al. Dyes Pigm., 2017, 139, 233）。またウレタン結合を有するジアリールエテン結晶のフォトメカニカル現象について研究を行った。X線結晶構造解析により、ウレタン結合部位は結晶中で強固な分子間水素結合を形成していることが明らかとなった。さらに、この結晶に紫外光を照射すると、結晶は粉々に砕けて飛び散る光誘起砕破現象（フォトサリエント効果）を示すことを見出した。詳細な考察から、砕破の速度は、結晶中の分子間相互作用の強さと関連していることを明らかにした（D. Kitagawa et al. Chem. Mater., 2016, 28, 4889）。また、長鎖アルキル基を有するジアリールエテン結晶が単結晶-単結晶相転移を示し、特異なフォトメカニカル現象を示すことを見出している。こちらについては、詳細なメカニズムを現在検討しているところである。
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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、光応答性分子結晶であるジアリールエテン結晶のフォトクロミズムと結晶相転移に着目し、フォトクロミック反応挙動、発光特性、フォトメカニカル現象について研究を進めている。平成28年度の研究において、結晶状態で発光量子収率が0.5を超える強発光性ジアリールエテン、紫外光照射によって結晶が激しく砕破するフォトサリエント効果、フォトクロミック反応と単結晶-単結晶相転移が引き起こす特異なフォトメカニカル現象などこれまでにない現象を見出している。これら研究成果を学術論文および学会発表を通して公表し、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、フォトクロミック反応を用いて相転移を制御する、あるいは、相転移を用いてフォトクロミック反応を制御することにより従来の光反応率に対する線形的な応答を超克し、非線形的に大きな物性変化を示す材料を創出することを目的とし研究を進めている。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。特に、長鎖アルキル基を有するジアリールエテン結晶の特異なフォトメカニカル現象について、ジアリールエテン結晶の単結晶-単結晶相転移、光反応率、温度効果などについて詳細に検討する。また、結晶中でのフォトクロミック反応に対する光強度の影響について検討を試みる。
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