| 研究課題/領域番号 |
22K14668
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分33010:構造有機化学および物理有機化学関連
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| 研究機関 | 立教大学 |
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研究代表者 |
西村 涼 立教大学, 理学部, 助教 (00908634)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | フォトクロミズム / 有機結晶 / 構造相転移 / ジアリールエテン / 形状記憶効果 / 逆フォトクロミズム / マルテンサイト変態 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、これまで、熱によってのみコントロールされてきたマルテンサイト変態
を、光照射のみで室温でコントロール可能な光応答性分子結晶を創出し、形状記憶機能へと
展開する事である。また本研究では特に、置換基の立体的機能化に着目し、積極的に構造相転移を誘起しうる置換基 (長鎖アルキル基、分子間相互を示す置換基等)を導入しマルテンサイト変態と光応答性分子の分子構造との関係性を明らかにすると共に、マルテンサイト相に対して、力学的刺激や蒸気暴露による構造相転移を組み合わせた、多刺激応答性形状記憶効果に挑戦する。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は、光応答性有機結晶材料に対して、光照射をすることで、形状記憶効果や超弾性現象を誘起することを目指した研究である。これまで、いくつかの有機超弾性現象の例が報告されてきたが、それらは、機械的刺激、温度による制御が達成されている。それに加えて、我々は、光によってもコントロールできるのでは？と考え、その結晶の実現のため、分子間相互作用を考えた分子設計、合成、結晶作成を行ってきた。また、ジアリールエテンの結晶中での着色反応は結晶の表層のみでしか起こらないことが多い為、結晶全体の構造変化を誘起するのは難しい。そこで、逆フォトクロミズムを示す結晶を作成し、結晶全体が異性化するような系を構築し、その光制御も目指している。
まず、逆フォトクロミズムを示す系については、いくつか合成を行った。溶液中では逆フォトクロミズムを示したものの、単結晶にすると、すべて光異性化を起こさなかった。それらの結晶の単結晶X線構造解析を行うと、反応する原子間の距離が、反応を許容する距離内に位置していなかった。これらの結果を踏まえ、分子設計しなおす必要がある。
また、申請書に記載した、分子間相互作用の強弱を光によって変えることで、構造相転移を引き起こすことを狙った分子に関しては、複数合成しており、それらの結晶を作成している途中段階である。
また、その中の一つが、当初の目的とは異なるが、面白い機械的刺激応答性を示した。この挙動の詳細は既に解析しており、論文化、そして更なる展開も期待できそうである。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
分子の合成は進んでいるが、目的の機能創出までは至っていない。それらの結果を踏まえ、より適切な分子構造等の設計も進めており、合成、結晶の作成を進めていく。
また、本来の目的とは異なる現象も見出し、そちらの結果をまとめるのに時間をかけたことも、少しの遅れの原因となっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後も引き続き、分子の設計と合成、結晶の作成、解析等を進め、できるだけ多くの化合物から今後の展開に有益な情報を得たいと思っている。
また、分子を合成しても、思った結晶構造になることが少ないため、できるだけ多くの分子を合成していく必要がある。そのため、効率的にたくさんの分子を合成できるような反応スキーム、分子設計を考え、進めていく。
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