2021 Fiscal Year Annual Research Report
Quantitative analysis and function development of molecular crystals with photo-triggered phase transition
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19K23638
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
谷口 卓也 早稲田大学, データ科学センター, 准教授(任期付) (20843907)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 光トリガー相転移 / 力学特性 / 弾性率 / 発生力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は光によって結晶の構造相転移を誘起できる「光トリガー相転移」という相転移現象をこれまでに発見していた。この光トリガー相転移は光が到達していない領域にまで構造変化が伝播する点が他の光応答現象と異なり、また、分子の光異性化に起因するため、逆異性化によってもとの結晶層に戻ることができる可逆的な相転移である。本研究課題は、この光トリガー相転移を起こす結晶を定量的に解析することを目的としたものである。
本年度は光トリガー相転移結晶の弾性率および変形を詳細に解析するとともに、光トリガー相転移を起こさない結晶の弾性率も測定し、比較を行った。光トリガー相転移結晶の(100)面、(010)面、(001)面の各結晶面に荷重をかけたときの力学応答から弾性率を明らかにした。弾性率の異方性と結晶構造の異方性を対応づけ、大きな異方性をもつことを明らかにした。この異方性は結晶構造から計算された分子間相互作用エネルギーの異方性とも対応していた。また、光を当てたときの結晶変形挙動を先端方向から観察し、変位とねじれを評価した。得られた成果について論文発表した（T. Taniguchi, et al., Commun. Chem. 2022, 10.1038/s42004-021-00618-8）。さらに、光トリガー相転移結晶と似た分子からなる種々の光応答性結晶の弾性率を測定し、弾性率の比較を行った。これらの測定結果から、光トリガー相転移結晶の弾性率は他の結晶よりも小さいことが分かり、弾性率が小さい、つまり結晶が柔らかいことが、光トリガー相転移の有無につながっている可能性を議論した。
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