公募研究
本研究では、分子結晶中における発動分子の機械的な動きを利用した新しい固体物性変換機構を開拓することを目的としている。本年度は、光応答性発動分子であるフォトクロミック分子と物性発現分子とを融合した分子結晶を合成することを試みた。物性発現分子として、分子間プロトン移動に由来する誘電応答を示すカチオン性水素結合一次元鎖に着目した。従来、カチオン性水素結合一次元鎖の対アニオンとしては無機アニオンが導入されていたが、本研究では炭素アニオンを導入することを検討した。水素結合性第三級アンモニウムカチオンを含む塩と、炭素アニオンを含む塩を溶液中で混合すると、第三級アンモニウムカチオンと炭素アニオンからなるイオン性分子結晶が得られた。この結晶についてＸ線結晶構造解析を行ったところ、第三級アンモニウムカチオンが分子間水素結合により一次元鎖構造を形成し、その近傍で炭素アニオンが積層カラム構造を形成していた。カチオン性水素結合一次元鎖の対アニオンとして炭素アニオンを導入できることが分かった。この結晶の電気物性を測定したところ、カチオン性水素結合一次元鎖におけるプロトン移動に由来すると考えられる電気物性の温度依存性が観測された。このようなイオン性分子結晶に対して光応答性発動分子を導入することを目指して、フォトクロミック反応部位を有する炭素アニオン誘導体を合成した。合成した分子が、溶液中において可逆的な光異性化反応とフォトクロミズムを示すことを確認した。
2: おおむね順調に進展している
本年度の研究により、カチオン性水素結合一次元鎖の対アニオンとして炭素アニオンを導入できること、またフォトクロミック反応部位を有する炭素アニオンを合成できることが分かった。このことから、物性発現分子としてカチオン性水素結合一次元鎖、光応答性発動分子としてフォトクロミック炭素アニオンを含む分子結晶を構築するための物質合成の方針が見えてきた。よって、現在までの進捗状況としては「おおむね順調に進展している」と評価した。
カチオン性水素結合一次元鎖の対アニオンとして、フォトクロミック反応部位を有する炭素アニオンを結晶中に導入することを試みる。合成した分子結晶についてＸ線結晶構造解析を行い、結晶構造を決定する。単結晶試料について電気物性測定を行い、カチオン性水素結合一次元鎖におけるプロトン移動挙動、およびフォトクロミック反応部位の光異性化反応による電気物性変化について検討する。
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すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)
Angewandte Chemie International Edition
巻: 58 ページ: 13308-13312
10.1002/anie.201907574
Nature Communications
巻: 10 ページ: -
10.1038/s41467-019-11885-4
https://www2.rikkyo.ac.jp/web/m-morimoto/index.html
