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2022 Fiscal Year Annual Research Report

光応答性分子結晶中における光反応ナノ形態の解明と制御

Research Project

Project/Area Number 20J20030
Research InstitutionOsaka Metropolitan University

Principal Investigator

森本 晃平  大阪公立大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2023-03-31
Keywords光応答性分子結晶 / 有機結晶 / 光反応ナノ形態 / 協同的光反応
Outline of Annual Research Achievements

本年度は2,5-ジスチリルピラジン(DSP)単結晶を用いて光反応ナノ形態の形成過程の評価に取り 組んだ。一部の光応答性分子結晶では分子スケールにおいて反応した部分から広がるようにドメ イン形成する光反応ナノ形態を経ながら、協同的に光反応が進行することが報告されている。先 行研究では結晶全体での平均化された状態における協同的光反応の評価がほとんどであったた め、単一の結晶のどこでドメインの核が生成し、どのように成長するのかはあまり評価されてこ なかった。そこで本研究ではDSPの単結晶を用いて分子スケールでの光反応ナノ形態の形成過程 が結晶全体におけるマイクロメートルスケールでの光反応に及ぼす影響を評価した。マイクロメ ートルスケールでの光反応過程を評価するために偏光顕微鏡を用いて紫外光照射時の結晶の色の 変化を観察すると、不均一に結晶の端から変化した。このことからDSP単結晶では紫外光照射に 伴い結晶の端から不均一に光反応が進行することが明らかになった。さらにDSP単結晶の不均一 な光反応を評価するためにプログラムを構築してシミュレーションによる理論的な再現を試み た。周辺に生成物が存在する反応物は反応量子収率が大きいという協同的光反応の要素に加え て、結晶の端の反応物も反応量子収率が大きいという要素も組み込むと、不均一な光反応を定量 的に再現することができた。以上のように光応答性分子結晶の1つであるDSP単結晶における分 子スケールでの光反応ナノ形態の形成過程がマイクロメートルスケールでの光反応に及ぼす影響 の評価に成功した。さらに数値シミュレーションを用いて再現することで不均一な光反応の要因 を推定することに成功した。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 Other

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

  • [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学リバーサイド校(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      カリフォルニア大学リバーサイド校
  • [Journal Article] Cooperative Photochemical Reaction Kinetics in Organic Molecular Crystals2023

    • Author(s)
      Morimoto Kohei、Kitagawa Daichi、Bardeen Christopher J.、Kobatake Seiya
    • Journal Title

      Chemistry A European Journal

      Volume: 29 Pages: e202203291

    • DOI

      10.1002/chem.202203291

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Edge‐to‐Center Propagation of Photochemical Reaction during Single‐Crystal‐to‐Single‐Crystal Photomechanical Transformation of 2,5‐Distyrylpyrazine Crystals**2022

    • Author(s)
      Morimoto Kohei、Kitagawa Daichi、Sotome Hikaru、Ito Syoji、Miyasaka Hiroshi、Kobatake Seiya
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 61 Pages: e202212290

    • DOI

      10.1002/anie.202212290

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 数値シミュレーションによる2,5-ジスチリルピラジン単結晶の不均一光化学反応の解析2022

    • Author(s)
      森本晃平, 北川大地, 五月女光, 宮坂博, 小畠誠也
    • Organizer
      2022年光化学討論会
  • [Presentation] 複屈折を利用した2,5-ジスチリルピラジン単結晶における不均一光化学反応の定量的評価2022

    • Author(s)
      森本晃平, 北川大地, 五月女光, 宮坂博, 小畠誠也
    • Organizer
      第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [Presentation] 2,5-ジスチリルピラジン単結晶の不均一光化学反応に伴うフォトメカニカル挙動2022

    • Author(s)
      森本晃平, 北川大地, 五月女光, 伊都将司, 宮坂博, 小畠誠也
    • Organizer
      第30回有機結晶シンポジウム

URL: 

Published: 2023-12-25  

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