| 研究課題/領域番号 |
19H02784
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
関 朋宏 北海道大学, 工学研究院, 助教 (50638187)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 相転移 / メカノクロミズム / フォトクロミズム / 結晶 / 発光 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、従来とは異なる高付加価値の機能を有するメカノ応答性および光応答性の金錯体結晶材料を体系的に開発することである。これまでの研究では、芳香族金イソシアニド錯体の誘導体が、前例のない多様なメカノクロミック特性を示すことを見出している。この優れた分子骨格を用い、本研究では、発光性メカノクロミズムに加え、光応答性材料を含めた新規かつ革新的な刺激応答性材料群を体系的に開発し、材料科学の発展に寄与する。
当該年度に、金錯体の結晶が温度変化に応じて相転移を示誌、これがきっかけとなり飛び跳ねる現象（サリエント現象）を見出した。サリエント効果を示す結晶では、結晶が運動する（飛び跳ねる）を理解する上で、結晶構造変化からその起源を明らかにすることが困難とされてきた。一方本研究では、温度相転移前後の結晶構造（ミクロな構造情報）を詳細に比較することで、マクロな運動（結晶ジャンプ）の起源を明らかにすることができた。具体的には、結晶格子中で総テニに伴って分子間距離が近づく/離れる方向が、マクロな結晶形状が収縮/身長する方向と一致することが明らかとなった。これより、結晶ジャンプに伴い、結晶が単軸方向に沿って割れることが明らかとなった。このようにミクロな結晶情報を基にして、瞬発的な結晶のジャンプ現象を説明できた研究例は極めて少ない。
この他にも、細孔性金錯体結晶や有機化合物のサリエント現象を報告するなど多くの成果を挙げた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
機械的刺激や光照射を含む多様な刺激に応答する機能性分子結晶の開発を目指し多くの成果を挙げたため。特に温度変化によってサリエント効果を示す複数例開発することができその成果を報告した。そのうちの一つは、詳細な機能ー構造相関を明らかにすることができ、現状不明な点の多いサリエント効果に関して、深い考察を可能にした。また他の例では、発光材料として多くの研究がなされているテトラフェニルエテンに関してもサリエント効果を示すことを見出した。テトラフェニルエテンのサリエント効果は、温度変化がきっかけとなり進行するが、相転移は起こらず結晶格子の収縮と伸長が結晶運動に重要であることを明らかにしている。このメカニズムは非常に例が少ない。N-ヘテロ環状カルベンを配位子とする金錯体の調査も進め、そのいくつかが発光性メカノクロミズムを示すことも見出した。この他にもN-ヘテロ環状カルベン金錯体の誘導体が新規の刺激応答性を示すことを明らかにでき、この観点からの研究の広がりが期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
N-ヘテロ環状カルベンを配位子とする金錯体の結晶を体系的に創生したところ、多様かつ新規な刺激応答性を発見することに成功している。これまでは、配位子として磯シニア度を有する金錯体の開発を中心に研究を進めてきた経緯があるため、N-ヘテロ環状カルベン金錯体の刺激応答性に関しては、自身で多くの研究を行っていない。今後は、N-ヘテロ環状カルベン金錯体を中心に研究をすすめる。特にN上の置換基が比較的小さな部分構造を鍵として調査を進める予定である。
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