固体表面を光で自在に物質運搬する材料の創製

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K14069
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 則包 恭央 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 研究グループ長 (50425740)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 光化学 / 光異性化 / アゾベンゼン

研究実績の概要

本研究では、平坦な固体基板表面を光で物質を輸送する、画期的な分子運搬材料を創製することを目的とする。研究代表者らが新たに発見した、光照射によって固体基板上を結晶が移動する現象を利用し、移動を起こす化合物に他の目的化学種と化学的、あるいは物理的に結合させた複合体を形成する。そして、光照射によって複合体を目的の位置に移動させる。以上により固体基板上において物質を光で自在に運搬する材料を創製し、流路等に頼らない全く新しい物質運搬法を提案する。本研究は、次の三つの段階を設定して研究を進める。①アゾベンゼン誘導体に限定した光で移動する分子のライブラリーを作成する。この中で良好な移動特性を持つ化合物を見出す。ここで得られた知見を基に、②最適な複合体形成手法を開発し、最後に③複合体としての物質輸送能力を評価する。
今年度は、上記①および②について検討を行った。①においては、アゾベンゼンにアルキル鎖、アミノ基およびハロゲンを置換した化合物群について、化合物の構造と融点、吸収スペクトル、および光応答性について検討を行い、光で移動するための分子構造の最適化を行った。その結果、光で移動するためには、アミノ基およびハロゲンの置換位置が重要であるとの知見を得た。さらに、紫外光を使用せず、可視光のみで移動する分子を見出した。②においては、アミノ基が置換した化合物および化学修飾された量子ドットとの複合化について検討し、顕微鏡観察下における光異性化を確認した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究目的で設定した当該年度の目標である、①アゾベンゼン誘導体に限定した光で移動する分子のライブラリーの作成および②最適な複合体形成手法の開発において、おおむね順調な成果が得られているため。

今後の研究の推進方策

研究を進めるうえで課題になった、物質輸送の定量法（どれだけの物質が輸送されているか）についての評価方法が確立されていないことから、今後はこれについても検討を行う。

次年度使用額が生じた理由

当初の計画では、研究補助員を雇用することにより、結晶移動現象について手作業で測定（顕微鏡による撮影）と解析を実施する予定であった。しかし、自動撮影ソフトウェアおよび複数ファイルを自動で解析するソフトウェアを研究室に導入（別予算にて）したため、測定および解析に必要な労力が大幅に削減され、研究代表者自らが実施可能になった。これによる研究への影響はない。

次年度使用額の使用計画

次年度使用額は、本年度で生じた課題である、物質輸送の定量法および光応答性材料の応答性評価法の確立のために光学系を整備予定であり、それに必要な物品購入および研究加速のための研究補助の謝金に充てる予定である。