Studies and Sensor Application of Fluorenylidene-Acridanes with Absorption Color Changes Depending on Pressure

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18956
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 33:Organic chemistry and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Matsuo Yutaka 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00334243)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: メカノクロミズム / クロミック分子 / フルオレニリデン-アクリダン / 圧力測定フィルム / インクジェット / 電荷移動遷移吸収 / ナノインデンター / 表面電位

Outline of Final Research Achievements

A vapor-deposited film of fluorenylidene-acridane, a mechanochromic molecule that changes color from yellow to dark green under mechanical pressure, was prepared. We numerically analyzed the correlation between the applied pressure and the resulting color changes, providing a quantitative discussion on the extent of color alteration induced by varying pressures. This quantitative approach sets a benchmark in the study of the chemistry and physics of chromic molecules. Moreover, we determined the spatial resolution to be 50 nm, a value more than 1000 times higher than the typical resolution of 125 micro m observed in existing pressure measurement films. We also successfully implemented inkjet printing. This process required the mechanical pulverization of the colorant into fine powder. By carrying out the pulverization in alcohol, we were able to preserve the yellow color of the molecule while reducing it to a fine powder, suitable for inkjet printing.

Free Research Field

有機材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでのクロミック分子に関する色の変化についての議論は主に定性的なものであったが、本研究ではその定量的な議論を可能とし、クロミック分子の化学および物理研究の模範を示した。セルロースナノファイバーとフルオレニリデン-アクリダン色素を混合し、成膜することで、押圧により色が緑色に変化する黄色い紙を作製することに成功した。圧力感度や繰り返し使用性も良好であり、今後はこの方向での研究を進める予定である。