• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2018 Fiscal Year Annual Research Report

光と熱によって自由に動き回るメカニカル結晶の開発

Research Project

Project/Area Number 17J10691
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

谷口 卓也  早稲田大学, 先進理工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Keywords光トリガー相転移 / メカニカル結晶 / 構造相転移 / フォトクロミック結晶
Outline of Annual Research Achievements

当該年度までに、光トリガー相転移という興味深い現象を見出していたため、当該年度はその光トリガー相転移について詳細に調べ、発現機構を明らかにした。光トリガー相転移は、熱的な構造相転移が起きる光反応性結晶において発見された現象である。この結晶は2度の構造相転移が起こり、温度変化に応じてα、β、γ相の間を変化できる。
これまでに-50℃で結晶に光照射すると光トリガー相転移が起きることは見出していた。これはβ相の結晶に光を当てるとγ相の結晶構造に変化することを意味する。新たに、α相およびγ相の結晶に光照射したところ、光トリガー相転移は起こらず、結晶相は変化しなかった。したがって、光トリガー相転移はβ相において特有の現象であることがわかった。
このβ相からγ相への光トリガー相転移の発現機構を考察するため、光異性化による生成物trans-keto体の分子構造を量子化学計算により最適化した。その結果、元のenol体とは二面角が大きく異なり、光異性化による構造変化が大きいことがわかった。この分子構造変化が結晶中で起きると、trans-keto体は周りの分子にひずみを与えると考えられる。実際の結晶において、光照射前は全ての分子がEnol体である。光照射すると、照射面から光異性化が進行し、trans-keto体ができ、ひずみを与え始める。ある程度trans-keto体が生成すると、そのひずみを解消するように結晶全体の構造がドミノ倒しのように進む。これが、光トリガー相転移の発現機構である。この時、β相からγ相へのエネルギー障壁が0.2 kJ/molと小さいことも光トリガー相転移の発現に寄与していると考えられる。
光照射によって、光異性化と光トリガー相転移を起こすことができ、それらを組み合わせた複雑なメカニカル機能を創出することができた。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Photo-triggered phase transition of a crystal2019

    • Author(s)
      Takuya Taniguchi, Hiroyasu Sato, Yuki Hagiwara, Toru Asahi, Hideko Koshima
    • Journal Title

      Communications Chemistry

      Volume: 2 Pages: 19

    • DOI

      https://doi.org/10.1038/s42004-019-0121-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Two-step photomechanical motion of a dibenzobarrelene crystal2018

    • Author(s)
      Takuya Taniguchi, Ayumi Kubota, Tatsuya Moritoki, Toru Asahi, Hideko Koshima
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 8 Pages: 34314-34320

    • DOI

      10.1039/C8RA06639F

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Photo-triggered phase transition of a photochromic crystal2019

    • Author(s)
      Takuya Taniguchi, Hiroyasu Sato, Yuki Hagiwara, Toru Asahi, Hideko Koshima
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
  • [Presentation] Phase transition and mechanical motion of a salicylideneamine crystal induced by heat and light2019

    • Author(s)
      Yuki Hagiwara, Takuya Taniguchi, Toru Asahi, Hideko Koshima
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
  • [Presentation] Thermal phase transition of a photochromic salicylideneaniline crystal2019

    • Author(s)
      Yuki Hagiwara, Takuya Taniguchi, Toru Asahi, Hideko Koshima
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
  • [Presentation] サリチリデンナフチルエチルアミン結晶の光トリガー相転移2018

    • Author(s)
      谷口卓也, 佐藤寛泰, 朝日透, 小島秀子
    • Organizer
      2018年光化学討論会
  • [Presentation] Photomechanical and Thermomechanical Molecular Crystals2018

    • Author(s)
      Takuya Taniguchi, Hideko Koshima
    • Organizer
      31st European Crystallographic Meeting
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Thermal Locomotion of Chiral Crystals by Phase Transition2018

    • Author(s)
      Takuya Taniguchi, Haruki Sugiyama, Hidehiro Uekusa, Motoo Shiro, Hideko Koshima, Toru Asahi
    • Organizer
      4th Molecular Chirality Asia
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mechanical Motion of Photochromic Salicylideneaniline Crystals by Phase Transition2018

    • Author(s)
      Yuki Hagiwara, Takuya Taniguchi, Toru Asahi, Hideko Koshima
    • Organizer
      10th Asian Photochemistry Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] サリチリデンアニリン結晶の光異性化と熱相転移によるメカニカルな動き2018

    • Author(s)
      萩原佑紀, 谷口卓也, 小島秀子, 朝日透
    • Organizer
      第27回有機結晶シンポジウム
  • [Presentation] Mechanical Motions of Salicylideneaniline Crystals Induced by Light and Heat2018

    • Author(s)
      Yuki Hagiwara, Takuya Taniguchi, Toru Asahi, Hideko Koshima
    • Organizer
      2018年光化学討論会
  • [Remarks]

    • URL

      http://asahi-lab.jp/member/staff/taniguchi.html

URL: 

Published: 2019-12-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi