2011 Fiscal Year Research-status Report
１分子における規則的構造変化を材料化できる新規フォトクロミック材料の開発
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23550169
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| Research Institution | Yonago National College of Technology |
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Principal Investigator |
谷藤 尚貴 米子工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (80423549)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉川 浩史 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60397453)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | フォトクロミズム / ジアリールエテン / メソポーラスシリカ / 分子機械 |
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| Research Abstract |
適切な分子設計がなされた分子を外部刺激によって動作させれば，分子レベルで可逆的かつ大きなモルフォロジー変化を誘起することができ，この性質を材料の機能として発現させることができると，新しい機能材料の創製が実現できる．本研究では，１分子の構造変化が機能する材料の創製のための試みとして，適切な波長の光を照射することで規則的な構造変化が可能な分子であるジアリールエテンの新規合成と，規則的な細孔を有する無機多孔質であるメソポーラス材料が融合した材料の合成に取り組んだ． 今年度は反応点となるアリール位にC2対称のチエノ[3,2-b]チオフェンを有する新規ジアリールエテンの合成を実施し，分子を拡張するための合成経路の確立と合成した新規分子でフォトクロミズムが起きるかの確認を光照射実験で検証した．合成当初は対称性の高いパイ共役系を分子拡張する際に溶解性が低下することが問題となっていたが，適切な箇所へのアルキル基の導入と，早い段階でパーフルオロシクロペンテン部位を入れることで，良好な溶解性を保持したまま分子拡張は可能になることが分かった．そしてこの知見を活用することにより，直線構造と屈曲構造の形状を光で可逆的にスイッチングできるフォトクロミック分子が合成可能となった．次に，分子を担持する材料との複合化に関してはMCM-41とSBA-15の薄膜を作製し，ジアリールエテンの導入を試みた．適切な光照射により，ジアリールエテンのフォトクロミズムは確認され，メソ細孔に導入された閉環体由来の可視部の吸収バンドはSBA-15，MCM-41と細孔径が小さくなるほど長波長シフトすることが確認された．これらの結果は，今後メソポーラスシリカ細孔内にジアリールエテンを導入して，結合させた複合化材料を合成する際の有用な知見になると期待される．
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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
本申請課題の目的を実現させるための直線－屈曲構造をスイッチングできるジアリールエテン分子の合成法は初年度で確立できた他，今後シリカ表面への担持法を検討する段階に来ていることから計画通りに実験は進んだと判断できる． メソポラースシリカ合成に関しても，薄膜におけるジアリールエテン導入法を確立し，メソポーラスシリカ粉末では焼成による鋳型除去ではなく，非加熱型の処理によって鋳型を除去する方法を開発しており，今後は，分子を細孔内にグラフティングしてから鋳型を抜く方法と鋳型を焼成で除去してから分子を導入する二方式による有機－無機ハイブリッドの合成法を検討することが可能となった．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度見出したジアリールエテン－メソポーラスシリカ複合体における光挙動に関する詳細を調べ，1分子の動作が機能として発現する有機－無機複合体の創製を目指す．具体的には，メソ細孔のシリカ表面へジアリールエテンを共有結合で結合させ，フォトクロミズムによる構造変化で細孔の形状を変化させることによる，細孔内外の物質の出入りをスイッチングさせる機能の誘起を狙っていく．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
使用試薬の節約に励んだ結果、研究の推進速度を下げることなく消耗品の費用を抑えることができた。そのため、次年度における合成実験時のマンパワー不足を解消するための合成中間体等の高額な試薬代へ充てる費用とする予定である。
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