| 研究課題/領域番号 |
22K14748
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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35030:有機機能材料関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
姉帯 勇人 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 若手国際研究センター, ICYS研究員 (80880286)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 発光性メカノクロミズム / バネ状分子 / ピレン / サリエント効果 / 電場応答 / 水素結合 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年高まるSDGsの要請から、１つの作用によって複数の応答を示す、多重機能性アクチュエータの開発が求められている。そこで本研究の目的は「電圧の作用で瞬時に塑性変形しつつ、他の応答も示す、多重機能性アクチュエータの開発は可能かを明らかにすること」にある。
本研究では、(1)サリエント効果：外部刺激で瞬時に動く分子構造、(2)外部電場応答部位：外部電場で運動の制御が可能な置換基の導入、(3) 塑性変形応答部位：発光性メカノクロミズムが報告されている分子を導入。これら３つの要素を組み合わせる事で、外部電場で瞬時に動き、発光色が変化する新規材料の「発光性エレクトロサリエント結晶」の作成を試みる。
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| 研究実績の概要 |
外部刺激で構造が変化し、同時に物性も変化する有機物は材料として価値があり注目を集めている。例えば、アミド基を導入したテトラフェニルピレン誘導体は、機械的な刺激によって、パッキング様式が変化し、発光色が青色から青緑色へと変化する。この様な構造変化の可視化は、機械的な力が与える分子への影響や動きを評価するために大変有用である。一方で、外部刺激によって構造変化する身近な物質としてバネがあり、バネ状分子(o-phenylene)は、東京大学の相田・福島らによって報告されている。そこで本研究では、バネ状分子が外部刺激応答性材料として有用であるかを明らかにする事を目的に、o-phenyleneに、特異な光学特性を示すピレンを導入した分子1を合成し、機械的刺激などの外部刺激による発光色の変化を調査した。
1はバネ状構造を形成したが、末端のピレンの平均距離と二面角は大きく、重なり面積は小さかった。次に1の粉末をメノウ乳鉢で擦ったところ、発光色が青色から青緑色へと変化し、PXRDパターンでは、結晶質からアモルファスへの変化を示した。従って、発光色の変化は結晶構造変化に由来してピレン間の配向と相対的な距離が変化したことで起きている事が明らかとなった。一方、末端のピレンが近づいた際の、エネルギーと重なり面積の変化をDFTで計算したところ、ピレン同士が近づくと、エネルギーが減少する一方で、重なり面積は増加した。従って、外部刺激により分子内のピレンの相対位置が近づくことで、発光色の変化が誘起されることが明らかとなった。
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