2016 Fiscal Year Annual Research Report
スイッチング機能を有する柔らかな分子結晶の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Science on Function of Soft Molecular Systems by Cooperation of Theory and Experiment |
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| Project/Area Number |
16H00843
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
佐藤 治 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (80270693)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 分子結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水素結合型超分子有機構造体 [(H4BPTC)(azpy)2]n (H4BPTC = biphenyl-3,3’,5,5’-tetracarboxylic acid, azpy = 4,4’-azopyridine)の可逆な構造変化と結晶伸縮挙動について研究を行った。超分子有機構造体はH4BPTCとazpyのメタノール溶液を混合することにより得た。[(H4BPTC)(azpy)2]nの単結晶構造解析の結果、H4BPTC とazpyが水素結合により交互に連結し菱形の格子構造を形成していることが分かった。菱形構造体は互いに三重に貫通し、密な水素結合型超分子構造を形成していた。また、示差走査熱量測定から超分子有機構造体[(H4BPTC)(azpy)2]nが約310Kで構造相転移を示すことが分かった。温度変化による構造変化の解析からazpy分子とH4BPTC 分子がラック・アンド・ピニオン機構類似の配向変化を示し、相転移温度で結晶が異方的な結晶伸縮を示すことが分かった。量子化学計算により、分子内プロトン移動の中間体はカルボキシル基からazpy分子にプロトンが移動した構造を有し、このプロトンリレープロセスに必要なエネルギーは、プロトンの直接移動プロセスに比べて約15 kcal mol-1小さいことが分かった。すなわち、[(H4BPTC)(azpy)2]nの結晶伸縮挙動において、H4BPTCとazpy間のプロトン移動が重要な役割を果たしていることが分かった。
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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
可逆な構造変化と結晶伸縮挙動を示す柔らかな分子結晶を開発することに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
柔らかな格子系を有する分子結晶、および柔らかな電子系を有する分子結晶の開発を行う。特に分子アクチュエーターの開発を目指し、分子のコンフォメーション変化・配向変化により、巨大な結晶伸縮を示す分子固体の開発を行う。目的の巨大メカニカル特性を示す物質を得られない場合は、その原因を究明し、物質開発にフィードバックする。目的の物質が得られた場合は、将来の応用を見据えて耐久性に関する検討を行う。
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[Journal Article] Thermally Induced Intra-Carboxyl Proton Shuttle in a Molecular Rack-and-Pinion Cascade Achieving Macroscopic Crystal Deformation2016
Author(s)
You-Gui Huang, Yoshihito Shiota, Sheng-Qun Su, Shu-Qi Wu, Zi-Shuo Yao, Guo-Ling Li, Shinji Kanegawa, Soonchul Kang, Takashi Kamachi, Kazunari Yoshizawa, Katsuhiko Ariga, Osamu Sato
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 55
Pages: 14628-14632
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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