2017 Fiscal Year Annual Research Report
発光性ベンディングクロミック結晶の開発と応用
Publicly Offered Research
| Project Area | pi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions |
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| Project/Area Number |
17H05134
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
関 朋宏 北海道大学, 工学研究院, 助教 (50638187)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 発光性メカノクロミズム / 弾性変形 / 塑性変形 / 有機結晶 / 金錯体 / 単結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機分子からなる結晶は、多くの場合硬くて脆く機械的な強度が弱い。一方、機械的に押しても単純に壊れることなく、折れ曲がる（ベンディングする）有機結晶が近年報告されている。ベンディングする有機結晶の大きな利点として、単結晶X線構造解析によって内部の分子配列を極めて高精度に決定できる点であり、ベンディング挙動の分子レベルの理解に有用である。我々はこれまで芳香族金イソシアニド錯体の発光性メカノクロミズムに関して精力的に研究を行ってきた。一般に発光性メカノクロミズムとは、機械的刺激により「粉末」の発光特性が変化する現象のことである。一方我々は最近、ひとつの単結晶に対して機械的刺激を与えることで、結晶が壊れることなくメカノクロミズムが起こることを世界で初めて明らかにした。また、金イソシアニド錯体のその他の誘導体がベンディングを示すことも明らかとした。そこで、本研究では、ベンディングがきっかけとなり発光が変化する結晶、すなわち「ベンディングクロミック結晶」の開発を目的とする。
今年度の成果として、これまでに構造の異なる複数の芳香族金イソシアニド錯体を合成した。その中のいくつかの錯体が、意図していたように外部から力を加えることで、割れることなく折れ曲がる針状の単結晶を形成することを明らかにした。これらの芳香族金イソシアニド錯体に関して、結晶の発光特性や結晶構造を明らかにした。得られた機能-構造相関を基に、次年度も新規錯体を合成しその機能のチューニングを試みる予定である。金錯体よりも更に一般性の高い単純な有機分子の屈曲特性についても詳細に調査する。
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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
本研究は、芳香族金イソシアニド錯体から結晶を調製し、この結晶を力学的な応力を加えることで折り曲げ結晶内の分子の相転移とそれに伴う発光の変化を誘起するものである。様々な分子構造の芳香族金イソシアニド錯体を合成することで、割れてしまうことなく折り曲げることのできる錯体を複数合成できており、そのために必要な分子構造や官能基が明らかになりつつある。また、その発光特性の調査や結晶構造解析も完了済みである。初年度として、予定していた通りのデータが得られており、これらを基に、結晶を折り曲げることで結晶内の分子配列が変化（相転移）し、発光色が劇的に変化する材料を開発する。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで得られた機能-構造相関を基に、更に新規金錯体を合成し発現する機能（屈曲挙動の度合い、相転移の起こりやすさ、発光色や強度、など）を高める。また、共結晶化によっても上記機能を適宜チューニングでき得る知見が得られているので、この課題に取り組む。金錯体だけでなく、極めて単純な有機分子からなる結晶に関しては、顕著な弾性変形を示す挙動が明らかになっている。この分子についても屈曲挙動を精査し、発光特性の付与ができないか調査する。
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