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2013 年度 実績報告書

光二量化反応に基づいた有機化合物の可逆的な相構造制御とその応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 23550221
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

木原 秀元  独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 研究グループ長 (60282597)

研究分担者 吉田 勝  独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 企画室長 (40344147)
キーワードアントラセン / 光二量化 / 熱逆反応 / 相変化 / 光パターニング / 分子動力学法
研究概要

本年度は、まずシアノビフェニル基を有するアントラセン光二量体の構造異性体の分離をリサイクルHPLCで試みた。分析用HPLCによると少なくとも3種類の構造異性体が存在していたが、そのうち1種類を分取することができた。単離された構造異性体は室温で結晶相を示すことがわかった。分取する前のアントラセン光二量体は室温でアモルファス固体相を示すので、構造異性体の混合物であることがアモルファス固体相発現の理由の1つであることが明らかとなった。一方、ヘキシル基を有するアントラセン光二量体も3種類の構造異性体から成るが、こちらは室温で結晶相を示す。したがって、構造異性体の混合物であることはアモルファス固体相発現の必要条件ではあるが、十分条件ではないことが分かっていた。そこで、各種アントラセン光二量体の溶融状態における構造、物性等を分子動力学法を用いた計算シミュレーションにより解析することを試みた。その結果、溶融状態における光二量体の拡散速度が、室温で結晶相を示すものでは速く、アモルファス固体相を示すものでは比較的遅いことが示唆された。これにより、溶融状態で拡散速度が速いアントラセン光二量体は安定な構造に辿り着いて結晶相へ転移することができるが、拡散速度が遅いものは安定な構造に辿り着く前にガラス化するということで矛盾なく実験事実を説明することができた。
一方、新たな電子・光機能性材料の開発を目的とし、ペリレン含有アントラセンを合成した。本化合物はペリレン骨格に基づく蛍光を発光し、溶融状態からの冷却時にスメクチック液晶相を発現した。しかし、アントラセン部位が吸収する紫外光を照射したところ、二量化反応は進行しなかった。これは、ペリレン部位が紫外光を吸収してアントラセン部位が励起されないか、あるいは励起されたアントラセンからペリレン部位にエネルギー移動を起こしているためと考えられる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Reversible phase change of new anthracene compounds triggered by the action of light and heat2014

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Kihara, Masaru Yoshida
    • 雑誌名

      IOP Cof.Series: Materials Science and Engineering

      巻: 54 ページ: 012020

    • DOI

      10.1088/1757-899X/54/1/012020

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reversible Bulk-Phase Change of Anthroyl Compounds for Photopatterning Based on Photodimerization in the Molten State and Thermal Back Reaction2013

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Kihara, Masaru Yoshida
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials and Interfaces

      巻: Vol.5 ページ: 2650-2657

    • 査読あり
  • [学会発表] Phase-Change Organic Material for Rewritable Photopatterning Based on Photodimerization and Thermal Back Reaction of Anthracene Moiety2013

    • 著者名/発表者名
      木原秀元
    • 学会等名
      12th International Conference on Frontiers of Polymers and Advanced Materals
    • 発表場所
      ニュージーランド・オークランド大学
    • 年月日
      2013-12-09
  • [学会発表] 光による状態変化を利用した機能性有機材料の開発2013

    • 著者名/発表者名
      木原秀元
    • 学会等名
      第96回複合材料懇話会
    • 発表場所
      群馬大学
    • 年月日
      2013-12-06
  • [学会発表] Reversible Phase Change of New Anthracene Compounds Triggered by the Action of Light and Heat2013

    • 著者名/発表者名
      木原秀元
    • 学会等名
      International Workshop on Science and Patents (IWP) 2013
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2013-09-06
  • [備考] スマートマテリアルグループホームページ

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/nri/smartmg/index.html

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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