Development of Organic Crystal Actuators with New Mechanisms

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22541
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0501:Physical chemistry, functional solid state chemistry, organic chemistry, polymers, organic materials, biomolecular chemistry, and related fields
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: ANETAI Hayato 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 若手国際研究センター, ICYS研究員 (80880286)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: サリエント効果 / バネ状分子 / 機械的柔軟性 / 水素結合 / 分子間相互作用 / 分子内相互作用

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to develop an organic crystal actuator driven by a new mechanism, the electro-salient effect, which fulfills the requirements for an artificial muscle. In this study, we focus on o-phenylene, which has been reported as a spring-like molecule, and fabricate a microscopic spring driven by voltage by introducing hydrogen bonding moieties into it. In addition, to overcome the problem of brittleness of organic crystals, which may be a barrier to the application to actuators, we investigated substituents that improve durability using a single crystal of a benzene derivative, which is a model molecule.

Free Research Field

固体有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

バネ状分子を用いた研究では、これまで系統だった分子設計が確立されてこなかったサリエント結晶研究に新たな分子設計を提供した点で、学術的に意義のある研究であったと考える。
一方、メチル基やハロゲンを導入したベンゼン誘導体に関する研究では、これらの結晶がワイヤーの様に曲がる事が明らかとなった。これは、有機結晶の「壊れやすい」という欠点を、置換基によって克服し得る可能性を示唆しており、有機結晶の材料としての価値を見出した点から、社会的にも意義のある研究であったと考える。