| 研究領域 | ソフトクリスタル：高秩序で柔軟な応答系の学理と光機能 |
|---|
| 研究課題/領域番号 |
20H04675
|
|---|
| 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 | 九州大学 |
|---|
研究代表者 |
小野 利和 九州大学, 工学研究院, 准教授 (20643513)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
|
|---|
| キーワード | 塩ー共結晶連続体 / 包接結晶 / 中性子構造解析 / 単結晶X線構造解析 / 分子内電荷移動 / ベイポクロミズム / 準安定結晶 / pKaルール / 固体発光 / イオン結晶 / サーモクロミズム / 固体NMR |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
ソフトクリスタルは、規則正しい結晶構造や周期構造を持つ安定な構造体でありながら、特定の弱い刺激で容易に構造変化や相転移を起こす。これは作成に困難を伴う準安定結晶の１種 であろう。本研究では、酸ー塩基複合体の中で部分的なプロトン移動を伴う塩―共結晶連続体が準安定結晶であることに着目した。酸と塩基のpKaデータベース先導型のソフトクリスタルの創製に取組み、新たな固体発光材料やセンサへの応用を実施する。
|
| 研究実績の概要 |
Lewis酸塩基複合体を用いた多成分結晶の空間制御に着目し、Liquid-Assisted Grinding（LAG）中で複数種類の分子の自己組織化を進行させたことで紫外光照射下において水色から黄色に多色発光を示す多成分結晶の創製を達成した。色素（１）単独の固体は、ピリジル基とカルボン酸によるNーO水素結合に由来して難溶解性を示したが、Lewis酸であるトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン（TPFB）存在下でLAGを行うとNーO水素結合からホウ素ー窒素結合に切り替わるとともに、遊離したカルボン酸同士が二量化したLewis酸塩基複合体の形成が確認された。このLewis酸塩基複合体は結晶格子内に芳香族分子をゲストとして取り込むための多孔性空間を有しており、ゲスト分子の種類を変えることで固体発光色を制御できることが示された。これはTD-DFT計算により色素（１）とゲスト分子との間で生じる電荷移動相互作用に起因した光学特性であることが明らかとなった。粉末X線回折パターンや光学特性評価を通じて3成分の複雑な系でもLAGによって水素結合やホウ素–窒素結合、電荷移動相互作用などの多数の分子間相互作用が協奏的に働いたことで自己組織化が進行したことが示唆された。将来的には、LAGを活用することで自己組織化挙動のスクリーニングに役立つほか、更に複雑な系を持つ多成分結晶の創製につながることが期待される。
|
| 現在までの達成度 (段落) |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
