2021 Fiscal Year Annual Research Report
シクロファン型超分子メカノフォアの開拓と高分子材料への応用展開
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18H02024
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
相良 剛光 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (60767292)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | メカノフォア / 超分子 / シクロファン / 刺激応答性発光材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では蛍光団と消光団を一つづつ持つシクロファン型メカノフォアの創製を目指した。得られたメカノフォアを高分子に共有結合を介して導入し、機械的刺激に応じて生じる発光特性変化を精査すると共に、新しい機械的刺激応答性発光材料を開発した。
本年度は、前年度までに得られたシクロファン型メカノフォアの蛍光特性を溶液中、およびポリウレタン中で精査した。前年度までは、ポリウレタンに導入して製膜した後に観察されていた黄色～橙色の蛍光色をエキシプレックス蛍光によるものと推定していた。しかし、本年度、詳細に検討を行った結果、観察された初期状態の蛍光はエキシプレックスではなく、電荷移動錯体からの蛍光であることが明らかとなった。さらに、若干のモノマー蛍光が初期状態においても寄与していることが分かった。フィルムを延伸するとモノマー蛍光の強度が上昇し、青色の蛍光が観察されるようになった。すなわち、本メカノフォアの動作機構はCT錯体蛍光⇔モノマー蛍光のスイッチであることが確認できた。この蛍光色変化は瞬時かつ可逆的であり、３Hz以上の比較的早いサイクルでの伸縮試験においても明確な蛍光色変化が観察され、少なくとも１００回以上は良好な繰り返し応答性があることが明らかとなり、超分子メカノフォアの長所が改めて示されたと言える。また、応力・ひずみ曲線と蛍光強度比を同時にプロットすると、その蛍光特性変化はフィルムが受ける歪みよりも応力に相関があることが明らかとなった。これは、ひずみとより強い相関を示した、エキシマー⇔モノマー蛍光スイッチを動作機構とするシクロファン型超分子メカノフォアとは大きく異なる点である。加えて、蛍光団を変更しても同様の挙動が観察される一方で、環のサイズを変更すると、CT錯体からの蛍光とモノマー蛍光の強度比が変化することも明らかとなった。
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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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