| 研究領域 | 配位アシンメトリー：非対称配位圏設計と異方集積化が拓く新物質科学 |
|---|
| 研究課題/領域番号 |
17H05344
|
|---|
| 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) |
2017-04-01 – 2019-03-31
|
| キーワード | 発光性メカノクロミズム / キラル / アシンメトリー / 相転移 |
|---|
| 研究実績の概要 |
申請者はこれまでに金イソシアニド錯体のメカノクロミック分子の研究に精力的に取り組んできた。メカノクロミズムとは、固体の発光色が機械的刺激によって切り替わる現象である。もっとも単純な外部刺激（固体をこする）によって分子の機能（発光）が切り替わる点が興味深く、センサーやメモリー素子への応用が期待されている。
本研究では、発光性メカノクロミズムを示す分子骨格に対してキラリティの要素を組み込むことで、新奇刺激応答性材料の開発を試みる。アキラルな分子から、光学活性な結晶相を構築することができれば、機械的刺激やその他の外部刺激を与えることで、結晶相の示すキラリティを反転させること、もしくはon/offの切り替えが可能ではないかと考えた。メカノクロミック分子が本来示す発光特性の切り替え能と組み合わせることで、前例のない新奇刺激応答性材料の構築を目指す。
本年度の成果として、アキラルなメカノクロミック金錯体が、結晶－結晶相転移に基づいてメカノクロミズムを示すことを見出した。結晶構造解析によってこの際の空間群の変化が、P212121 → P-1であることがわかった。すなわち、対称中心を持たないキラルな集積状態から、対称中心を有するキラルな空間群へと変化していることを明らかにした。今後は、同系において円偏光二色性・円偏光発光特性についても評価する予定である。また、多種多様な小分子を包接可能な結晶構造を構築する金錯体も発見することができたので、キラルな小分子を包接させ構造解析や光学特性の評価も行う予定である。
|
| 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
本研究は、発光性メカノクロミック分子にキラリティの要素を組み込み新規な刺激応答性材料を構築しようとするものである。今年度の主たる成果として、キラリティの有無が切り替わる発光性メカノクロミック材料を世界に先駆けて報告することができたことが挙げられる。発光性メカノクロミック分子は一般に、機械的刺激によって結晶－アモルファス相転移が起こり発光色が変化する場合が多い。今回発見したメカノクロミック分子は結晶－結晶相転移に基づいて発光色が変化するため、相転移前後の分子配列を詳細に明らかにすることができた。単結晶構造解析の結果、不斉空間群であるP212121から、不斉空間群ではないP-1へと分子の配列が変化していることがわかった。機械的刺激によって、発光の色と集合状態の不斉の有無を同時に切り替えることができた例は過去にない。
|
| 今後の研究の推進方策 |
空間群がP212121からP-1へと変化することで、メカノクロミズムを示す錯体に関しては、固体状態の円偏光二色性スペクトルや円偏光発光スペクトルの測定を行う。X線による構造解析で明らかになっているキラリティの特徴が、発光特性にも反映されているかを明らかにする。また、新規に合成した金錯体のX線構造解析を行ったところ、小分子を包接可能な空孔を有することを明らかにした。この結晶は、再結晶に用いた溶媒をその空孔内に包接しているが、真空乾燥後、別の小分子の蒸気を暴露することでこれを包摂できることを明らかにした。そこでリモネンやピネンといったエナンチオピュアな小分子を包接させることで、キラルな空間群へと変化しないかを今後明らかにする。これが達成できたら、キラル分子包接に伴う光学特性の変化や円偏光二色性・円偏光発光特性についても評価する。
|
