| 研究課題/領域番号 |
21H02016
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35030:有機機能材料関連
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| 研究機関 | 大阪公立大学 (2022-2023)
大阪市立大学 (2021) |
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研究代表者 |
小畠 誠也 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (00325507)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
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| キーワード | フォトクロミズム / 結晶 / フォトメカニカル / 相転移 / 光異性化反応 / 結晶成長 / アクチュエータ / ジアリールエテン / アントラセン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
有機フォトクロミック結晶のフォトメカニカル効果は分子１つ１つの収縮・伸長によって結晶全体のサイズが変わり起こる現象で説明できる。光誘起屈曲挙動については結晶の光照射面側が優先的に反応し、一種のバイモルフ型の屈曲を示す。さらに、斜め方向の収縮が起これば、結晶のねじれが観測される。しかし、これらでは説明できない現象が現れてきた。そこで、本研究では、可逆な熱的相転移を示すジアリールエテン結晶の探索を行い、特異な形状変化のメカニズムを明らかにする。さらに、特異な変形に及ぼす様々な外部要因（例えば、結晶外形依存性など）を検討し、フォトメカニカル材料の応用へのアプローチを行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、有機結晶のフォトメカニカル現象のうち、特異な変形挙動の解明とフォトメカニカル現象への新規な材料設計を進めた。これまで研究してきたフォトメカニカル挙動は伸縮、屈曲、ねじれなど単純な動きであった。本研究により、屈曲の往復運動、非対称屈曲、非連続性屈曲など、相転移を伴う現象あるいは結晶外形に由来する特異な現象を明らかにした。また、昇華による結晶成長制御についても検討し、効率の良い中空結晶の作製に成功し、中空結晶のフォトメカニカル挙動についても検討した。さらに、ジアリールエテンだけでなく、他の有機化合物単結晶の光異性化反応における特異なフォトメカニカル挙動についても明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
外部刺激によって変形するアクチュエータが世の中での機械部品の一つになっているが、そのほとんどは熱や電気によって作用するアクチュエータである。光によって機械的な動きをするフォトアクチュエータは材料的にも珍しく、将来は様々な微小領域でのアクチュエータとして利用されることが期待できる。その一方で、材料の特性評価や機械的な動きのメカニズム解明などを明らかにすることが重要である。本研究での成果により、特異なフォトメカニカル挙動を示す有機結晶材料の特徴とメカニズムが明らかになり、このような材料は将来的にマイクロメカニクス分野、フォトニクス分野、エレクトロニクス分野、医療分野などで利用が期待できる。
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