2021 Fiscal Year Research-status Report
分子構造とダイナミクスに立脚したサーモサリエント結晶の創製と機能開拓
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20K05442
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
武田 貴志 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80625038)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | サーモサリエント効果 / 分子運動 / 結晶構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は外部熱に対して力学的応答を示す「サーモサリエント結晶」の合理的な分子設計指針の確立と機能開拓を目的としている。異方的な運動性を有する分子を適切に集積させることで、サーモサリエント結晶を合理的に創製できることを実験的に示すことを目指している。その実現のためには、どの程度の運動性、およびどのような分子形状・異方性を有する分子がサーモサリエント効果を発現するのか、明らかにする必要がある。研究代表者が見出しているサーモサリエント結晶を研究出発物質として、類似の構造を有しながらも分子の運動自由度や分子の形が異なる化合物を系統的に調査することで、上記の問いを実験的に解明することを計画した。
本年度は昨年度の結果を踏まえ、さらに大きくひずんだ分子構造を有するジブロモメチレン基を有するキノン化合物に着目し検討を行った。この化合物の温度可変単結晶X線構造解析の結果、ユニットセルの異方的な伸縮が確かめられた。これはサーモサリエント効果を示す必要条件を満たしている。今後、この結晶のサーモサリエント効果を詳細に検証する。
研究出発物質と本研究課題でこれまで検証を行ってきた化合物は分子の基本構造や対称性が同じものを用いてきた。分子構造を変え対称性を変化させることで、結晶中の集積や分子運動が変化し結晶の挙動が変わると考えられる。類似の構造を有し、折れ曲がりユニットの数が異なる化合物を合成し、その結晶構造解析、熱物性を調査した。その結果、分子の集積様式が大きく異なる一方で、ユニットセルの異方的な伸縮が確かめられた。このことは分子設計に基づいたサーモサリエント結晶創製の可能性を示す結果といえる。一方で、この系においては加熱で結晶の質が劣化する様子が確かめられた。現在サーモサリエント効果の検証を行っている。
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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
研究出発物質と比較して「分子の運動自由度」と「分子形状」が異なる分子でサーモサリエント効果を示す物質を複数発見することができた。分子集合構造が異なるものでも異方的なユニットセルの伸縮が観測される物質も発見できている。これらの結果は、分子設計による、サーモサリエント結晶創製の可能性を示す重要な成果といえる。このことより本研究課題が順調に進行していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに見出している、異方的なユニットセルの伸縮が観測される結晶を用いてサーモサリエント効果を詳細に検証する。これまでに得ている成果を学会・論文発表にて公表する。これまでに検討を行ってきた折れ曲がり分子と異なる構造を有する系についても検討を行っう。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍による学会のオンライン化および出張制限により、計画していた成果発表旅費の執行が不可能となった。本年度購入予定としていた物品が、他プロジェクト経費により措置されたことにより購入を見合わせた。このため次年度使用額が生じた。次年度使用額については本研究に係る合成試薬類・測定備品購入および成果発表経費として使用する計画である。
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Research Products
(14 results)
