| 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 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H04684
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 高知工科大学 |
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研究代表者 |
林 正太郎 高知工科大学, 環境理工学群, 講師 (00532954)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 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)
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| キーワード | 分子結晶 / メカノクロミズム / 空間分解分光 / 柔軟性結晶 / 発光 / フレキシブルクリスタル / π共役系分子 / ソフトクリスタル / アントラセン / 異方性 / エラスティック / プラスティック |
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| 研究開始時の研究の概要 |
分子スライディングに基づく単結晶内での分子運動性制御機構を実現する高平面性π共役系分子の face-to-face slip-stacking形成により、ソフトクリスタル（エラスティック、プラスティック変形可能な結晶）創生が実現可能になる。そこで、光・電子機能性ソフトクリスタルを様々な分子から実現するため、新たに「高平面性π共役系分子である "アントラセン" 構造」に注目した。アントラセン構造への置換基修飾により、ソフトクリスタル自在創生とその機械特性発現における体系的な理解を目指す。更に、ソフトクリスタルの詳細な構造-物性解析に基づき、様々な機械変形がもたらす結晶独自のπ電子現象を実現する。
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| 研究実績の概要 |
本計画では、様々なπ共役系分子で、柔軟性結晶の創製を実践してきた。ここでは発光性の結晶を提供するアントラセンに注目した。無置換アントラセンはface-to-edgeで配列しているのに対し、アントラセンの置換基付与は結晶構造を制御し、いくつかの柔軟性分子結晶を与えた。ジブロモアントラセンの結晶化を行ったところ、9,10-位置換体と1,5-位置換体の針状結晶が弾性変形を示すことがわかった。一方、1,8-位置換体からも針状結晶が得られたが、機械的な変形は示さなかった。また、2,6-位置換体はプレート状の結晶を与え、機械的な変形は示さなかった。ジクロロアントラセンの結晶についても同様に検討を行ったところ、9,10-位置換体は弾性変形、1,5-位置換体は塑性変形を示すことがわかった。
弾性分子結晶の曲げ変形は外側と内側でそれぞれ伸長と収縮が起こり、変形すると結晶構造が変化すると推定された。湾曲形状では、伸びと縮みが同時に起こる複雑な変化であるため、結晶の外側と内側を別々に測定する空間分解分光法で、スペクトルの変化につながる位置を特定することができる。結晶の湾曲変形による蛍光スペクトル変化を空間分解μ-PL測定から観測した。結晶表面の内側と中央の測定から得られたスペクトルには、変化が見られなかった。この結果は、内面で発生する収縮はセルユニットに反映されるが、波長の明確な変化を引き起こすパッキングの変化は観察されないことを示唆する。一方、伸びが発生した外側の結晶表面の測定から得られたスペクトルでは、わずかな短波長シフトが観察された。セルユニットの長軸は形状の変化に伴って伸び、パッキングの変化によりスペクトルの特徴が変化したと考えられる。すなわち、湾曲によって引き起こされた収縮の結果としてのパッキングの変化が、結晶の発光スペクトルを変化させることを見出した。
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| 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。
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| 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。
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