2018 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation into Interplay of Reversible Photoisomerization and Structural Phase Transition in the Self-Oscillatory Flipping of Molecular Assemblies
Publicly Offered Research
| Project Area | Application of Cooperative-Excitation into Innovative Molecular Systems with High-Order Photo-functions |
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| Project/Area Number |
17H05247
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
景山 義之 北海道大学, 理学研究院, 助教 (90447326)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 自己組織化 / 散逸秩序形成 / 自律運動 / 分子の力 / 光異性化 / 有機結晶 / 分子ロボット / 時間遅れ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
物質自体の性質により光照射下で自発的に屈曲運動を繰り返す「アゾベンゼン誘導体含有薄膜状結晶」について、物理化学的あるいは化学物理的考察を推進することが、当該研究である。結晶であるにもかかわらず屈曲することに加え、光定常状態でその屈曲を繰り返す点で、研究大雨小の物質は他に類を見ない物質といえる。
前年度に、アゾベンゼン誘導体(1)を成分とする結晶の暗所での構造解析に成功した。原子密度が疎な層と原子密度が密な層とが交互に積層した結晶構造から、原子密度が疎な相での光異性化が結晶の構造相転移を誘起すること、および原子密度が密な相が結晶の集積状態を保っていること、が推測された。
今年度は、光照射下で形成するもう一つの結晶相の構造解析や過渡的変化の計測を目標に、独ポツダム大学との国際共同研究で、欧州放射光施設でのX線回折実験を試みた。しかし、一時的に形成する結晶を対象にしたX線回折実験は難しく、目標は達成できなかった。計測できなかった要因の一つは、光照射下で形成した屈曲した結晶が、単結晶ではなく、小さな結晶ドメインの集合体であるためではないかと考えている。
この仮説は、構造の異なるアゾベンゼン誘導体(2)が形成する大きめの結晶の光照射下での運動を観察することで、信憑性を帯びてきた。大きめの結晶は、屈曲運動ではなく、波状運動をみせる。これは、結晶が単結晶である場合には説明しにくい、「伝搬」が働く現象である。
すなわち、分子レベルでの可逆な光異性化が微視的な結晶の可逆な相転移を引き起こすこと、微視的結晶の可逆な相転移がマクロな結晶の可逆な構造変化を引き起こすこと、の二段階の自己組織化ダイナミクスが、この「光照射下で自律的に機械振動をみせる結晶」の中で起きていると推察された。これは、多くの化学者が漠然と興味を抱く「自己組織化」現象の基礎的かつ本質的理解を促す成果であり、継続的な研究展開が望まれる。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(22 results)
