革新的な付加価値を持った発光性メカノクロミック材料の開発

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06034
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 関 朋宏 北海道大学, 工学研究院, 助教 (50638187)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 金錯体 / メカノクロミズム / 発光 / 相転移 / 刺激応答性 / X線

研究実績の概要

発光性メカノクロミズムとは、こする・すりつぶすなどの機械的刺激により、固体の発光の色が変化する現象のことである。本研究の目的は、従来とは異なる付加価値のある特徴を有する発光性メカノクロミック材料を体系的に開発することである。具体的には、分子アクチュエーターを利用したメカノクロミズムや、不斉、赤外発光性、複数刺激応答特性を有するメカノクロミック分子を新規に、かつ体系的に開発することを目的とし、革新的で奇抜なメカノクロミック材料の開発を試みた。

本年度は、細孔を有する金錯体の合成を達成した。この金錯体は結晶化によって、錯体が自己集合し結晶化溶媒を包接した結晶を与えた。X線構造解析の結果、包接溶媒がキャビティーを形成しており、すなわち結晶が細孔性を有することが明らかとなった。別の小分子の蒸気を暴露することで、細孔に包接されたゲスト分子を入れ替えることができ、それにより発光色が切り替わることが明らかとなった。金錯体からなる刺激応答性細孔性材料はこれまでに例が少なく、極めて珍しい。金イソシアニド錯体が元来有する刺激応答性を発現すれば、新規の細孔性分子結晶材料として応用が可能になる。また、単結晶構造をもとにした量子化学計算を行うことで、この細孔性金錯体結晶のフォトルミネッセンスがMMLCT遷移に基づくことと、結晶化によってエネルギー的に安定化していることも明らかにしている。この結果については現在論文執筆中である。

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。

研究成果

• [雑誌論文] Dependence of Absorption and Emission Spectra on Polymorphs of Gold(I) Isocyanide Complexes: Theoretical Study with QM/MM Approach (2019)
  • 著者名/発表者名: Aono Shinji、Seki Tomohiro、Ito Hajime、Sakaki Shigeyoshi
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 123 ページ: 4773～4794
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b10602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Luminescent mechanochromism of gold N-heterocyclic carbene complexes with hypso- and bathochromic spectral shifts (2019)
  • 著者名/発表者名: Seki Tomohiro、Kashiyama Kentaro、Ito Hajime
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1039/C9DT00566H
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic strain release in a thermosalient crystal: correlation between the microscopic orientation of molecular rearrangements and the macroscopic mechanical motion (2019)
  • 著者名/発表者名: Seki Tomohiro、Mashimo Takaki、Ito Hajime
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1039/C8SC05563G
  • 査読あり
• [雑誌論文] A meta-diisocyanide benzene-based aryl gold isocyanide complex exhibiting multiple solid-state molecular arrangements and luminescent mechanochromism (2018)
  • 著者名/発表者名: Seki Tomohiro、Ida Kentaro、Ito Hajime
  • 雑誌名: Materials Chemistry Frontiers 巻: 2 ページ: 1195～1200
  • DOI: 10.1039/C8QM00074C
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spin-orbit coupling dependent energy transfer in luminescent nonanuclear Yb-Gd / Yb-Lu clusters (2018)
  • 著者名/発表者名: Omagari Shun、Nakanishi Takayuki、Kitagawa Yuichi、Seki Tomohiro、Fushimi Koji、Ito Hajime、Meijerink Andries、Hasegawa Yasuchika
  • 雑誌名: Journal of Luminescence 巻: 201 ページ: 170～175
  • DOI: 10.1016/j.jlumin.2018.04.049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light-regulated crystal growth of π-conjugated luminophores in an azobenzene matrix (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Takuji、Kitamoto Yuichi、Hirai Yu、Kajitani Takashi、Seki Tomohiro、Yagai Shiki
  • 雑誌名: Communications Chemistry 巻: 1 ページ: 58
  • DOI: 10.1038/s42004-018-0061-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spiral Eu(iii) coordination polymers with circularly polarized luminescence (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Yasuchika、Miura Yui、Kitagawa Yuichi、Wada Satoshi、Nakanishi Takayuki、Fushimi Koji、Seki Tomohiro、Ito Hajime、Iwasa Takeshi、Taketsugu Tetsuya、Gon Masayuki、Tanaka Kazuo、Chujo Yoshiki、Hattori Shingo、Karasawa Masanobu、Ishii Kazuyuki
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 54 ページ: 10695～10697
  • DOI: 10.1039/C8CC05147J
  • 査読あり
• [雑誌論文] A gold isocyanide complex with a pendant carboxy group: orthogonal molecular arrangements and hypsochromically shifted luminescent mechanochromism (2018)
  • 著者名/発表者名: Seki Tomohiro、Kobayashi Koh、Mashimo Takaki、Ito Hajime
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 54 ページ: 11136～11139
  • DOI: 10.1039/C8CC06490C
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Evaluation of a 1,3a,6a-Triazapentalene (TAP)-Bonded System (2018)
  • 著者名/発表者名: Ito Masami、Mera Akane、Mashimo Takaki、Seki Tomohiro、Karanjit Sangita、Ohashi Eisaku、Nakayama Atsushi、Kitamura Kei、Hamura Toshiyuki、Ito Hajime、Namba Kosuke
  • 雑誌名: Chemistry - A European Journal 巻: 24 ページ: 17727～17733
  • DOI: 10.1002/chem.201804733
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Manipulation of Triboluminescent Lanthanide Coordination Polymers by Side-Group Alteration (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirai Yuichi、Ferreira da Rosa Pedro Paulo、Nakanishi Takayuki、Kitagawa Yuichi、Fushimi Koji、Seki Tomohiro、Ito Hajime、Hasegawa Yasuchika
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 57 ページ: 14653～14659
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.8b02367
  • 査読あり
• [雑誌論文] Soft Crystal Force Field for Reproducing the Crystal Structures of Aryl Gold Isocyanide Complexes (2018)
  • 著者名/発表者名: NAKAYAMA Naofumi、OBATA Shigeaki、HORI Yoshikazu、GOTO Hitoshi、SEKI Tomohiro、ITO Hajime
  • 雑誌名: Journal of Computer Chemistry, Japan 巻: 17 ページ: 155～157
  • DOI: 10.2477/jccj.2018-0031
  • 査読あり
• [学会発表] アルケニル金イソシアニド錯体のサーモサリエント効果とそのメカニズム調査 (2019)
  • 著者名/発表者名: 関 朋宏 眞下 峻希 伊藤 肇
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会(1D7-30)
• [学会発表] Luminescent Mechanochromic Gold Complex Exhibiting Phase Transition between Crystalline Phases (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Seki
  • 学会等名: 233rd ECS Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Reversible Single-Crystal-to-Single-Crystal Phase Transformations with Emission Color Changes Initiated by Mechanical Stimulation and Solvent Vapor (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Seki, Jin Mingoo, Toshiki Sumitani, Hajime Ito
  • 学会等名: the 43rd International Conference on Coordination Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] 芳香族金イソシアニド錯体の外部刺激応答特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 関 朋宏
  • 学会等名: 2018年度北海道高分子若手研究会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Gold Complexes Exhibiting Luminescent Mechanochomism (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Seki
  • 学会等名: 3rd International Caparica Conference on Chromogenic and Emissive Materials (IC3EM 2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 発光色変化や機械的応答を示す外部刺激応答性金錯体 (2018)
  • 著者名/発表者名: 関 朋宏
  • 学会等名: 若手研究者のための有機合成化学札幌セミナー
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Reversible phase transition between single crystals of luminescent gold complex (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Seki
  • 学会等名: 15th International Conference of the Asian Crystallographic Association (AsCA 2018)
  • 国際学会 / 招待講演