不斉結晶のメカノクロミズム：汎用的刺激応答性材料の設計と新機能の開拓

2018 年度 実績報告書

• 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: 配位 / 錯体 / キラル / 相転移 / 結晶 / 発光

研究実績の概要

我々は、アリール金イソシアニド錯体からなる発光性メカノクロミック分子の研究に取り組んできた。メカノクロミズムとは、固体の発光の色が磨砕や力学適応力により切り替わる現象である。固体をこするというシンプルな外部刺激によって分子の機能（発光）が切り替わる点が興味深く、センサーやディスプレイとして応用が可能とされている。本研究では、発光性メカノクロミズムを示す金錯体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。
あるアキラルな金錯体が、機械的刺激を与えることでその発光特性が変化するメカノクロミズムを示すことを見出した。この錯体の機械的刺激を印加する前の結晶構造を調べると、水素結合を介して集合した結晶構造を構築していた。粉末エックス線回折測定により、機械的刺激を印加した後の分子配列を調査したところアモルファスであることがわかり、結晶－アモルファス相転移によって発光変化が起こったことが明らかとなった。水素結合を形成した結晶構造にヒントを得て、この金錯体と水素結合が可能なゲスト分子との共結晶化を行うと、意図したとおり、金錯体とゲスト分子からなる共結晶を形成した。その同定は、X線構造解析とNMR、元素分析により行った。この共結晶は、金錯体のみで結晶化した場合とは発光特性やメカノクロミズム特性が異なることがわかった。今後は、キラリティを持つゲスト分子との複合化を行い、その発光性クロミック特性を評価する。

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
  • 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
  • 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