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柔らかなシクロファンを用いた機械的刺激応答性発光材料の開発

公募研究

研究領域理論と実験の協奏による柔らかな分子系の機能の科学
研究課題/領域番号 16H00818
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
研究機関北海道大学

研究代表者

相良 剛光  北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (60767292)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード超分子化学 / シクロファン / 機械的刺激応答性発光材料 / 準安定
研究実績の概要

近年、機械的刺激に応答して発光色が変化する材料が世界中で報告されている。本研究では、魅力的な三次元構造とホスト化合物としての有用性から、有機合成化学、超分子化学の分野で研究されてきたシクロファンに着目し、適切な分子骨格修飾を施す(柔らかさを導入する)ことにより、多様な機械的刺激応答性発光材料を開発することを目指している。本年度は前年度に得られた知見を基にいくつかのシクロファンを設計・合成し、その機能評価を行った。以下に主な研究成果を3つ列挙する。
1. 発光部位として1,6-bis(phenylethynyl)pyrene部位を二つ持ち、それらの発光団をヘキサエチレングリコール鎖を介して連結したシクロファンの液晶性、及び外部刺激応答発光特性を精査した。
2. 発光部位として9,10-bis(phenylethynyl)anthracene骨格を持つヘテロ型シクロファンを合成し、この化合物が過冷却ネマチック相を発現することを見出した。この過冷却ネマチック相は加熱操作により結晶相に相転移し、発光色が黄色から緑色に変化することがわかった。さらに、この化合物を三重項-三重項消滅に基づくフォトン・アップコンバージョンシステムのエネルギーアクセプターとして用いることでアップコンバージョン発光色の可逆制御にも成功した。
3. シクロファンの内部空間を用いることでロタキサンを作製した。このロタキサンにポリウレタン鎖を導入することで伸縮により可逆的に発光特性が変化するエラストマーを開発することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Adolphe Merkle Institute(スイス)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Stimuli-ResponsiveDual-Color Photon Upconversion:A Singlet-to- Triplet Absorption Sensitizer in aSoft Luminescent Cyclophane2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Mase,Yoichi Sasaki, Yoshimitsu Sagara, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka
    • 雑誌名

      angewandte chemie inteational edition

      巻: 57 号: 11 ページ: 2806-2810

    • DOI

      10.1002/anie.201712644

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Rotaxanes as Mechanochromic Fluorescent Force Transducers in Polymers2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimitsu Sagara, Marc Karman, Ester Verde-Sesto, Kazuya Matsuo, Yuna Kim, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 140 号: 5 ページ: 1584-1587

    • DOI

      10.1021/jacs.7b12405

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanoresponsive luminescence and liquid-crystalline behaviour of a cyclophane featuring two 1,6-bis(phenylethynyl)pyrene groups2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshimitsu Sagara, Nobuyuki Tamaoki
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 7 号: 74 ページ: 47056-47062

    • DOI

      10.1039/c7ra10776e

    • NAID

      120006363260

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Asymmetric Cyclophanes Permit Access to Supercooled Nematic Liquid Crystals with Stimulus-Responsive Luminescence2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshimitsu Sagara, Christoph Weder, Nobuyuki Tamaoki
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 29 号: 14 ページ: 6145-6152

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.7b02220

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tuning the thermo- and mechanoresponsive behavior of luminescent cyclophanes2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshimitsu Sagara, Christoph Weder, Nobuyuki Tamaoki
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 6 号: 84 ページ: 80408-80414

    • DOI

      10.1039/c6ra18348d

    • NAID

      120005851082

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ヘテロ型シクロファンが示す過冷却ネマチック相とその外部刺激応答発光特性2017

    • 著者名/発表者名
      相良 剛光・玉置 信之
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・日吉)
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Thermo-and Mechanoresponsive Luminescent Cyclophanes2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshimitsu Sagara
    • 学会等名
      International Seminar on 'Light, Molecules and Nanomaterials'
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of mechanoresponsive luminescent materials utilizing flexible cyclophanes2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshimitsu Sagara
    • 学会等名
      KAKENHI International Symposium on “Studying the Function of Soft Molecular Systems”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 環状化合物が凝集相で示す外部刺激応答特性2017

    • 著者名/発表者名
      相良 剛光
    • 学会等名
      第38回光化学若手の会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 非対称性シクロファンが示す刺激応答発光特性2017

    • 著者名/発表者名
      相良 剛光
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Mechano- and Thermoresponsive Luminescent Cyclophanes2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshimitsu Sagara
    • 学会等名
      第26回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      横浜開港記念会館(神奈川県・横浜)
    • 年月日
      2016-12-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechano- and Thermoresponsive Luminescent Cyclophanes2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshimitsu Sagara, Yoan C. Simon, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder
    • 学会等名
      HOKUDAI-NCTU Joint Symposium on Nano, Photo and Bio sciences in 2016
    • 発表場所
      Hokkaido Univ. (Sapporo, Japan)
    • 年月日
      2016-09-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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