| 研究領域 | ソフトクリスタル：高秩序で柔軟な応答系の学理と光機能 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H04665
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
伊藤 傑 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80724418)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ソフトクリスタル / メカノクロミック発光 / 有機色素 / トライボロジー |
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| 研究実績の概要 |
「こする」などの機械的刺激により発光特性が変化する「メカノクロミック発光」は、ソフトクリスタルが示す代表的な刺激応答挙動の一つである。前回の公募研究で研究代表者は、ソフトクリスタルの機械的刺激に対する応答性を定量的に評価するための装置を開発することに成功した。また、二成分系有機ソフトクリスタルを創製し、メカノクロミック発光材料の新たな設計指針を確立した。本研究では、メカノクロミック発光性ソフトクリスタルのさらなる構造開拓と機構解明を実現することを目的としている。令和2年度の研究では、分子内に二つのピレニル基を有するジアミン誘導体を種々の発光性有機色素と混合した二成分系ソフトクリスタルのメカノクロミック発光について詳細な解析を行った。波長変化量が300 nmを超えるメカノクロミック発光や、機械的刺激の強さに応じて発光色が二段階で変化するメカノクロミック発光について、領域内共同研究による1粒子蛍光観測等を通して、その機構を明らかとした。また、分子内に二つのピレニル基を有するキラルソフトクリスタルの円偏光発光（CPL）特性が、二種類の機械的刺激に応答して変化することを領域内共同研究により明らかとした。さらに、チエニル基を有するドナー・アクセプター型有機色素が、メカノクロミック発光特性の異なる多形・擬多形ソフトクリスタルを形成することを見出した。これらの知見は、メカノクロミック発光性ソフトクリスタルを合理的に創製する手法の確立につながることが期待される。一方、ソフトクリスタルの機械的刺激に対する応答性を定量的に評価するための装置を用いた研究では、メカノクロミック発光性ソフトクリスタルのエネルギーダイアグラム解明につながる新たな知見を得た。また、本装置を用いた領域内共同研究により、機械的刺激を加えることで発光するソフトクリスタルのトライボルミネッセンスを観測することに成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初の計画から分子設計の見直しを行ったが、分子内にピレニル基を二つ有する有機色素を用いた二成分系有機ソフトクリスタルを創製することで、当初の計画通り、機械的刺激に段階的に応答するメカノクロミック発光を実現し、その機構を明らかとすることに成功した。また、計画外の新たな領域内共同研究を実施し、キラルソフトクリスタルが二種類の機械的刺激に応答する円偏光発光（CPL）スイッチングを示すことを見出した。さらに、当初計画で想定していなかったチエニル基を有するドナー・アクセプター型有機色素により、多形・擬多形ソフトクリスタルのメカノクロミック発光に関する興味ある知見を得ることができた。これらの成果を3報の領域内共著論文として投稿中である。一方、自作の自動回転装置を用いた機械的刺激に対する応答性の定量解析では、当初の計画で想定していなかった新たな知見を得ることができた。また、当初の計画通り、自動回転装置を活用することで、ソフトクリスタルが示すトライボルミネッセンスを観測することにも成功している。以上の成果を総合すると、本研究課題は当初の計画以上に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度は、当初の計画通り、各種ホスト－ゲスト複合型二成分系ソフトクリスタルについて種々の組み合わせを検討することで、ゲスト分子による機械的刺激応答性の制御を実証する。また、令和3年度に得られた知見に基づき、多彩なメカノクロミック発光特性を示すキラルソフトクリスタルや複数の刺激に応答するドナー・アクセプター型ソフトクリスタルの創製にも取り組む。さらに、機械的刺激応答性の定量評価装置を用いた研究では、ソフトクリスタルが示すメカノクロミック発光のエネルギーダイアグラムを解明するとともに、トライボルミネッセンスの機構解明につながる知見を獲得する。
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