ソフトクリスタルの熱機械的評価手法ならびに制御手法の開拓

• 研究領域: ソフトクリスタル：高秩序で柔軟な応答系の学理と光機能
• 研究課題/領域番号: 17H06368
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 高見澤 聡 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科(八景キャンパス), 教授 (90336587)
• 研究分担者: 黒田 玲子 中部大学, 先端研究センター, 特任教授 (90186552)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 49,660千円 (直接経費: 38,200千円、間接経費: 11,460千円); 2021年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2020年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2019年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2018年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2017年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
• キーワード: 有機超弾性 / 超弾性

研究成果の概要

有機固体が発現する超弾性（“有機超弾性”）を基軸としてソフトクリスタルの形態制御
ならびに物性変調への展開を行った。超弾性は形状記憶合金（もしくは超弾性合金）として知られる特殊な合金の特異な物理特性としてこれまで極めて限定的に発展してきたが、有機超弾性は化学に現れた新しい固体特性であり、化学的手法による超弾性研究が可能な新しいステージを確立できた。本研究では(1)有機超弾性結晶の創製および手法の開拓、(2)物性評価手法の深化発展、ならびに(3)超弾性とカップルする光学物性変調特性の獲得に至った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

物質にあまねく備わっている弾性や塑性は、あらゆる材料の基礎物性であるため、それらと強い相関性を持つ超弾性は潜在的に高い一般性と応用性を秘めている。本が新学術領域研究「ソフトクリスタル」では、光学的な特性の導入と、様々な有機・金属錯体の機能性結晶体における超弾性探索を行い、有機超弾性を発現する多彩なソフトクリスタル物質群を見出すのに成功した。化学における新しい固体物性としての有機超弾性の観点からソフトクリスタルを俯瞰し、かつソフトクリスタルの学理進化および将来の応用性を示せたものと思う。

研究成果

• [雑誌論文] Organic soft crystals exhibiting spontaneously reversible mechano-responsive luminescence (2022)
  • 著者名/発表者名: Mutai Toshiki、Takamizawa Satoshi
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 巻: 51 ページ: 100479-100479
  • DOI: 10.1016/j.jphotochemrev.2021.100479
  • 査読あり
• [雑誌論文] A phase-diagram rationalization of thermally and mechanically triggered multiple mechanical responses of an organic crystal (2022)
  • 著者名/発表者名: E. R. Engel and S. Takamizawa
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 22(2) 号: 2 ページ: 1229-1236
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.1c01192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-Dimensional Organoferroelasticity in a Single Crystal of 4-Iodoaniline (2022)
  • 著者名/発表者名: S. Ranjan and S. Takamizawa
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 22(3) 号: 3 ページ: 1831-1836
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.1c01394
  • 査読あり
• [雑誌論文] Four Directional Twinning Deformation of an Anisotropic Molecular Single Crystal Based on Three Different Modes of Mechanical Twinning (2022)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Sasaki, Shunichi Sakamoto, S. Takamizawa
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 22(1) 号: 1 ページ: 174-179
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.1c00763
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Organoferroelasticity in a TEMPO Crystal (2022)
  • 著者名/発表者名: S. Ranjan and S. Takamizawa
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 22(1) 号: 1 ページ: 585-589
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.1c01141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal Diffusivity of Organosuperelastic Soft Crystals during Stress-Induced Phase Transition (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Ryu, S. Takamizawa, J. Morikawa
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 119 号: 25 ページ: 251902-251902
  • DOI: 10.1063/5.0055707
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Organoferroelastic Crystal Prepared by Supramolecular Synthesis (2020)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Toshiyuki、Sakamoto Shunichi、Takamizawa Satoshi
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 20 号: 3 ページ: 1935-1939
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.9b01606
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoluminescent Ferroelastic Molecular Crystals (2020)
  • 著者名/発表者名: Seki Tomohiro、Feng Chi、Kashiyama Kentaro、Sakamoto Shunichi、Takasaki Yuichi、Sasaki Toshiyuki、Takamizawa Satoshi、Ito Hajime
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 59 号: 23 ページ: 8839-8843
  • DOI: 10.1002/anie.201914610
  • NAID: 120007042009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A superelastochromic crystal (2020)
  • 著者名/発表者名: Mutai Toshiki、Sasaki Toshiyuki、Sakamoto Shunichi、Yoshikawa Isao、Houjou Hirohiko、Takamizawa Satoshi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 1824-1824
  • DOI: 10.1038/s41467-020-15663-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ferroelasticity with a Biased Hysteresis Loop in a Co-Crystal of Pimelic Acid and 1,2-Di(4-pyridyl)ethane (2020)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Toshiyuki、Sakamoto Shunichi、Nishizawa Keigo、Takamizawa Satoshi
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: － 号: 6 ページ: 3913-3917
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.0c00221
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strictly Regulated Two-Dimensional Slippage in a Lamellar Single Crystal of 5-fluorouracil (2020)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Toshiyuki、Miyamoto Yasuhiro、Takamizawa Satoshi
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: － 号: 7 ページ: 4779-4782
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.0c00535
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flash Shape-Memorization Processing and Inversion of a Polar Direction in a Chiral Organosuperelastic Crystal of 1,3,5-Tricyanobenzene (2020)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Toshiyuki、Sakamoto Shunichi、Takamizawa Satoshi
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: － 号: 7 ページ: 4621-4626
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.0c00431
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature-Diversified Anisotropic Superelasticity and Ferroelasticity in a 3-Methyl-4-Nitrobenzoic Acid Crystal (2020)
  • 著者名/発表者名: Takasaki Yuichi、Sasaki Toshiyuki、Takamizawa Satoshi
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 20 号: 9 ページ: 6211-6216
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.0c00964
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organoferroelasticity Mediated by Water of Crystallization (2020)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Toshiyuki、Takamizawa Satoshi
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 20 号: 10 ページ: 6990-6994
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.0c01041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Twinning-Based Organosuperelasticity and Chirality in a Single Crystal of an Achiral Donor?Acceptor Type Schiff Base Induced by Charge-Transfer Interactions (2020)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Toshiyuki、Sakamoto Shunichi、Takamizawa Satoshi
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 20 号: 12 ページ: 8079-8083
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.0c01350
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Multidirectional Superelastic Organic Crystal by Versatile Ferroelastical Manipulation (2020)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Toshiyuki、Sakamoto Shunichi、Takasaki Yuichi、Takamizawa Satoshi
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 59 号: 11 ページ: 4340-4343
  • DOI: 10.1002/anie.201914954
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Shape Rememorization of an Organosuperelastic Crystal through Superelasticity?Ferroelasticity Interconversion (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto Shunichi、Sasaki Toshiyuki、Sato‐Tomita Ayana、Takamizawa Satoshi
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 58 号: 39 ページ: 13722-13726
  • DOI: 10.1002/anie.201905769
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Twinning Organosuperelasticity of a Fluorinated Cyclophane Single Crystal (2019)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Toshiyuki、Sakamoto Shunichi、Takamizawa Satoshi
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 19 号: 10 ページ: 5491-5493
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.9b00917
  • 査読あり
• [雑誌論文] Versatile Shape Recoverability of Odd-Numbered Saturated Long-Chain Fatty Acid Crystals (2019)
  • 著者名/発表者名: Takamizawa Satoshi、Takasaki Yuichi
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 19 号: 3 ページ: 1912-1920
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.8b01890
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controllability of coercive stress in organoferroelasticity by the incorporation of a bulky flipping moiety in molecular crystals (2018)
  • 著者名/発表者名: Mir Sajjad Husain、Takasaki Yuichi、Engel Emile R.、Takamizawa Satoshi
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 20 号: 27 ページ: 3807-3811
  • DOI: 10.1039/c8ce00295a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of dissipated energy by large bending of an organic single crystal undergoing twinning deformation (2018)
  • 著者名/発表者名: Mir Sajjad Husain、Takasaki Yuichi、Engel Emile R.、Takamizawa Satoshi
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 8 号: 39 ページ: 21933-21936
  • DOI: 10.1039/c8ra02499e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Versatile Ferroelastic Deformability in an Organic Single Crystal by Twinning about a Molecular Zone Axis (2018)
  • 著者名/発表者名: Engel Emile R.、Takamizawa Satoshi
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 57 号: 37 ページ: 11888-11892
  • DOI: 10.1002/anie.201803097
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superplasticity in an organic crystal (2018)
  • 著者名/発表者名: Takamizawa Satoshi、Takasaki Yuichi、Sasaki Toshiyuki、Ozaki Noriaki
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 3984-3984
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06431-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Twinning ferroelasticity facilitated by the partial flipping of phenyl rings in single crystals of 4,4'-dicarboxydiphenyl ether (2018)
  • 著者名/発表者名: E. R. Engel, Y. Takasaki, S. H. Mir, S. Takamizawa*
  • 雑誌名: R. Soc. open sci. 巻: 5 号: 1 ページ: 171146-171146
  • DOI: 10.1098/rsos.171146
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An organoferroelasticity driven by molecular conformational change (2018)
  • 著者名/発表者名: S. H. Mir, Y. Takasaki, S. Takamizawa*
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 20 号: 7 ページ: 4631-4635
  • DOI: 10.1039/c7cp07206f
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ferroelasticity in an organic crystal: a macroscopic and molecular level study (2017)
  • 著者名/発表者名: S. H. Mir, Y. Takasaki, E. R. Engel, S. Takamizawa*
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 56(50) 号: 50 ページ: 15882-15885
  • DOI: 10.1002/anie.201707749
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] ソフトクリスタルと共に歩んだ有機超弾性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高見澤聡
  • 学会等名: ソフトクリスタル第８回公開シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 有機超弾性を礎とする有機結晶の厳密固体変形性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高見澤聡
  • 学会等名: ソフトクリスタル第６回公開シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 有機超弾性材料の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高見澤聡
  • 学会等名: KISTEC Innovation Hub 2018 in EBINA
  • 招待講演
• [学会発表] 有機超弾性の発見 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高見澤聡
  • 学会等名: 高分子学会：第３３回茨城地区「若手の会」交流会
  • 招待講演
• [学会発表] 有機超弾性研究の発見 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高見澤聡
  • 学会等名: 日本化学会 第98春季年会
  • 招待講演
• [学会発表] 有機超弾性の発見と意義そして研究の現状 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高見澤聡
  • 学会等名: エポキシ樹脂技術協会特別講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Organosuperelasticity: New physical element in chemistry (2017)
  • 著者名/発表者名: SATOSHI TAKAMIZAWA
  • 学会等名: ICCOSS XXIII (23rd International Conference on Chemistry of the Organic Solid State)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Discovery of Superelasticity and Shape-memory Effect in Organic Crystals (2017)
  • 著者名/発表者名: SATOSHI TAKAMIZAWA
  • 学会等名: ICOMAT 2017 (International Conference on Martensitic Transformations)
  • 招待講演
• [学会発表] 有機超弾性研究の紹介 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高見澤聡
  • 学会等名: ソフトロボット：メカニカル材料シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] ソフトクリスタルにおける超弾性の潜在性と可能性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高見澤聡
  • 学会等名: 科研費ソフトクリスタル：秩序で柔軟な応答系の学理と光機能 第１回公開シンポジウム
  • 招待講演
• [産業財産権] 超弾性材料およびその使用 (2018)
  • 発明者名: 高見澤聡, 高崎祐一
  • 権利者名: 横浜市立大学 KISTEC
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2018