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柔軟で稠密なπ機能素材“繊維状単結晶”を使用した高機能発光導波路の創製

公募研究

研究領域π造形科学: 電子と構造のダイナミズム制御による新機能創出
研究課題/領域番号 17H05171
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
研究機関防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)

研究代表者

林 正太郎  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 講師 (00532954)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードエラスティック結晶 / π共役系分子 / メカノクロミズム / ウェーブガイド / 繊維構造結晶 / 発光 / 固体発光 / 弾性有機結晶 / 発光導破路 / 加工
研究実績の概要

エラスティック結晶と呼ばれるゴムのような可逆的bendingを可能にする新素材を「π共役系分子」から構成させることで、高いフレキシビリティーを有する光・電子機能素材を目指した。これにより、将来的なフレキシブル・ウェアラブルデバイス構築が期待できる。また、稠密な結晶構造の機械的な変形による「変調」を可能にさせるべく、開発したエラスティック結晶の詳細な分析を行った。加えて、ウェーブガイド現象についても明らかにするため、計測装置の作成とそれを利用したエラスティック結晶の解析を行った。
ウェーブガイド測定を可能にする装置開発を行った。顕微鏡とYAGレーザー、ファイバープローブを組み合わせ、結晶観察とレーザー導入によって得られたウェーブガイド発光をファイバープローブで検出できるようにセッティングした。装置性能と再現性を調べるために、シングルベンゼン型の発光生ブロック状結晶をターゲットとして実験を行った。これによって、レーザー導入位置から離れた箇所にあるウェーブガイド光を効果的に拾うことができた。検出光強度をプロットし、loss coeffient を算出し、いくつかの結晶で比較することで、再現性の取れる装置であることがわかった。
これを利用し、エラスティック結晶のウェーブガイド特性を検証した。分子末端にフルオロアレーンを有するπ共役系分子の結晶化によって新しいエラスティック結晶の開発に成功した。この結晶は高いbending柔軟性を有しており、何回でも曲げ戻しが可能であった。これを基盤上に固定し真っ直ぐの状態と曲げた状態でウェーブガイド現象を調べたところ、エラスティック結晶がフレキシブルでありながら効率的な光移動を可能にする素材であることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 11件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 2,5-Dimethoxybenzene-1,4-dicarboxaldehyde: An Emissive Organic Crystal and Highly Efficient Fluorescent Waveguide2019

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Hayashi, Toshio Koizumi, Natsumi Kamiya
    • 雑誌名

      ChemPlusChem

      巻: 84 号: 3 ページ: 247-251

    • DOI

      10.1002/cplu.201800597

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A A Versatile Scaffold for Facile Synthesis of Fluorescent Cyano-substituted Stilbenes2019

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Hayashi, Minami Sakamoto, Fumitaka Ishiwari, Takanori Fukushima, Shin-ichi Yamamoto, Toshio Koizumi
    • 雑誌名

      Tetrahedron

      巻: 75 号: 8 ページ: 1079-1084

    • DOI

      10.1016/j.tet.2019.01.012

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Facile Synthesis of ortho-Phenylene-Based Conjugated Polymers through Transformation of Cross-Conjugated Poly(2,3-diaryl[2]dendralene)s and their Optical Properties2019

    • 著者名/発表者名
      Toshio Koizumi, Tsuyoshi Kameda, Hironori, Saito, Ayumu Sato, Shotaro Hayashi
    • 雑誌名

      Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry

      巻: 57 号: 7 ページ: 827-832

    • DOI

      10.1002/pola.29333

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Simple Route to Unsymmetric Cyano-substituted Oligo(p-phenylene-vinylene)s2018

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Hayashi, Ryosuke Hirai, Shin-ichi Yamamoto, Toshio Koizumi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 47 号: 8 ページ: 1003-1005

    • DOI

      10.1246/cl.180345

    • NAID

      130007430899

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solvent Control over Supramolecular Gel Formation and Fluorescence for a Highly Crystalline π-Conjugated Polymer2018

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Hayashi, Atsushi Takigami, Toshio Koizumi
    • 雑誌名

      Chemistry - An Asian Journal

      巻: 13 号: 16 ページ: 2014-2018

    • DOI

      10.1002/asia.201800941

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electropolymerization of Dithieno[3,2-b:2',3'-d]arsole2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Imoto, Chieko Yamazawa, Shotaro Hayashi, Masami Aono, Kensuke Naka
    • 雑誌名

      ChemElectroChem

      巻: 5 号: 22 ページ: 3357-3360

    • DOI

      10.1002/celc.201801069

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polymer, Oligomeric and Cyclic Byproducts and Easy Separation of the Polymer2018

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Hayashi, Shin-ichi Yamamoto, Toshio Koizumi
    • 雑誌名

      Materials Today Communications

      巻: 18 ページ: 259-265

    • DOI

      10.1016/j.mtcomm.2018.09.008

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Creating Elastic Organic Crystals of π‐Conjugated Molecules with Bending Mechanofluorochromism and Flexible Optical Waveguide2018

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Hayashi, Shun-ya Yamamoto, Daisuke Takeuchi, Yutaka Ie, Koji Takagi
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 57 号: 52 ページ: 17002-17008

    • DOI

      10.1002/anie.201810422

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanically Induced Shaping of Organic Single Crystals: Facile Fabrication of Fluorescent and Elastic Crystal Fibers2018

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Hayashi, Toshio Koizumi
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 24 号: 34 ページ: 8507-8512

    • DOI

      10.1002/chem.201801965

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] From Propargylic Biscarbonate to Diaryl[n]dendralenes2017

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Hayashi, Masakatsu Kasuya, Junsuke Machida, and Toshio Koizumi
    • 雑誌名

      Tetrahedron Letters

      巻: 58 号: 25 ページ: 2429-2432

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2017.05.016

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorescent Organic Single Crystals with Elastic Bending Flexibility: 1,4-Bis(thien-2-yl)-2,3,5,6-tetrafluorobenzene Derivatives2017

    • 著者名/発表者名
      S. Hayashi, A. Asano, N. Kamiya, Y. Yokomori, T. Maeda, T. Koizumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 9543-9543

    • DOI

      10.1038/s41598-017-09848-0

    • 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
  • [雑誌論文] Synthesis of π-Conjugated Network Polymers Based on Fluoroarene and Fluorescent Units via Direct Arylation Polycondensation and Their Porosity and Fluorescent Properties2017

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Hayashi, Yuki Togawa, Shin-Ichi Yamamoto, Toshio Koizumi, Koji Nishi, Atsushi Asano
    • 雑誌名

      Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry

      巻: 55 号: 23 ページ: 3862-3867

    • DOI

      10.1002/pola.28770

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elastic Bending Flexibility of Fluorescent Organic Single Crystal: New Aspects of Commonly Used Building Block “4,7-Dibromo-2,1,3-benzothiadiazole”2017

    • 著者名/発表者名
      S. Hayashi, T. Koizumi, K. Kamiya
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 17 号: 12 ページ: 6158-6162

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.7b00992

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 柔軟で稠密なπ造形システム~ Elastic Organic Crystals of π -Conjugated Molecules~2019

    • 著者名/発表者名
      林 正太郎
    • 学会等名
      熊本大学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 柔軟で稠密なπ造形システム~ Elastic Organic Crystals of π -Conjugated Molecules~2019

    • 著者名/発表者名
      林 正太郎
    • 学会等名
      2019年産業科学研究所ナノテクセンター 若手セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 柔軟で稠密なπ造形システム~ Elastic Organic Crystals of π -Conjugated Molecules~2019

    • 著者名/発表者名
      林 正太郎
    • 学会等名
      北海道大学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 柔軟で稠密なπ造形システム~Elastic Organic Crystals of π-Conjugated Molecules~2018

    • 著者名/発表者名
      林 正太郎
    • 学会等名
      物質科学セミナー@筑波大学
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 発光性エラスティック結晶~結晶工学を基盤としたπ系繊維材料設計~2018

    • 著者名/発表者名
      林 正太郎
    • 学会等名
      CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 直接的アリール化反応を駆使したπ共役系高分子の構造制御2018

    • 著者名/発表者名
      林 正太郎
    • 学会等名
      信州大学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Elastic Crystals of π-Conjugated Molecules ~柔軟で稠密なπ造形システムの実現と光電気デバイスへの展開~2018

    • 著者名/発表者名
      林 正太郎
    • 学会等名
      信州大学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Elastic organic crystals of π-conjugated molecules: Anisotropic densely packed supramolecular 3D polymers gain mechanical flexibility and shape tuning2018

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Hayashi
    • 学会等名
      1st G’L’owing Polymer Symposium in KANTO
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Elastic Organic Crystal based on Fluorescent Molecule2018

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Hayashi
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry (ICPAC) 2018
    • 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] 弾性有機単結晶:稠密で柔軟な新素材の開発2017

    • 著者名/発表者名
      林 正太郎
    • 学会等名
      第21回アンビエント技術研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Elastic π:柔軟で稠密なπ造形システム2017

    • 著者名/発表者名
      林 正太郎
    • 学会等名
      名古屋工業大学講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 次世代のポリマー・高分子開発 ~新しい用途展開と将来展望~2019

    • 著者名/発表者名
      林 正太郎
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      株式会社 技術情報協会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      https://s1016forest.wixsite.com/labo

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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