New material design for peculiar photomechanical phenomena of organic photochromic crystals

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H02016
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35030:Organic functional materials-related
• Research Institution: Osaka Metropolitan University (2022-2023); Osaka City University (2021)
• Principal Investigator: Kobatake Seiya 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (00325507)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: フォトクロミズム / 結晶 / フォトメカニカル / 相転移 / 光異性化反応 / 結晶成長 / アクチュエータ

Outline of Final Research Achievements

In this research, we elucidated the unique deformation behavior of photomechanical phenomena in organic photochromic crystals and proceeded with the design of new materials for photomechanical phenomena. The photomechanical behavior studied so far has been simple movements such as expansion, contraction, bending, and twisting. Through this research, we have clarified phenomena that involve phase transitions or unique phenomena that originate from crystal external shapes, such as reciprocating bending motion, asymmetric bending, and discontinuous bending. We also investigated crystal growth control by sublimation, succeeded in producing efficient hollow crystals, and also investigated the photomechanical behavior of hollow crystals. Furthermore, the unique photomechanical behavior of not only diarylethene but also single crystals of other organic compounds was revealed.

Free Research Field

機能材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

外部刺激によって変形するアクチュエータが世の中での機械部品の一つになっているが、そのほとんどは熱や電気によって作用するアクチュエータである。光によって機械的な動きをするフォトアクチュエータは材料的にも珍しく、将来は様々な微小領域でのアクチュエータとして利用されることが期待できる。その一方で、材料の特性評価や機械的な動きのメカニズム解明などを明らかにすることが重要である。本研究での成果により、特異なフォトメカニカル挙動を示す有機結晶材料の特徴とメカニズムが明らかになり、このような材料は将来的にマイクロメカニクス分野、フォトニクス分野、エレクトロニクス分野、医療分野などで利用が期待できる。