2020 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of Inorganic-Organic Hybrid Photomechanical Crystals
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19K22237
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
下嶋 敦 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90424803)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | フォトメカニカル材料 / 無機有機ハイブリッド / 自己組織化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、アゾベンゼン修飾シランの自己組織化によって得られるラメラ構造のフォトメカニカル材料に関して、分子構造がマクロな機械的特性や光応答性に及ぼす影響について調査した。4-アリルオキシアゾベンゼンと 3-メルカプトプロピルジメトキシメチルシランのチオール-エン反応により2官能性のアゾベンゼン修飾ジアルコキシシラン(AzoDMS)を合成し、従来のペンダント型及び架橋型の3官能性アルコキシシラン(AzoTMS, AzoBTMS)と混合して用いた。AzoBTMS : (AzoDMS + AzoTMS) = 1 : 4 と固定しながら AzoDMS/(AzoDMS + AzoTMS)比 (x)を変化させ、酸性条件下での加水分解・重縮合反応によって厚さ数マイクロメートルの自立膜を作製した。x < 0.5のとき、X線回折分析よりラメラ構造の形成を確認した。x = 0, 0.3として得られた試料について詳細な分析を行い、AzoDMSの有無による比較を行った。固体29Si MAS NMR測定によりシロキサン骨格の形成が確認され、シグナルの積分強度比からAzoDMS添加により1Siあたりのシロキサン(Si-O-Si)結合数が低下したことがわかった。さらに、AzoDMSの添加によってナノインデンテーション硬度が低下し、膜の柔軟性が向上した。UV-vis分析により、UV照射、可視光照射によってx = 0, 0.3のいずれの試料においても、アゾベンゼンの可逆的なトランス-シス異性化が観測された。いずれの試料もUV光の照射により光源と反対方向に膜が屈曲し、さらに可視光を照射することで元の形状に戻る可逆的な屈曲挙動を示したが、光照射にともなう膜先端の最大変位を比較すると、AzoDMS添加(x = 0.3)によって変位が増大することが明らかとなった。
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