単結晶ー単結晶相転移の次元制御による新材料の開発

通过单晶-单晶相变尺寸控制开发新材料

基本信息

批准号：
20J00103
负责人：
加藤健太
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

所属研究室では、外部刺激に応答し、単結晶ー単結晶相転移を示す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ズム分子の研究に取り組んできた。本研究では、イソシアニド配位子を適切に設計することで、単結晶ー単結晶相転移の次元性制御による新材料の開発を試みた。その中で、あるアントラセン構造を有するアリール金イソシアニド錯体の結晶が光照射と冷却の両方の刺激に応答して、飛び跳ねることを見出した。刺激応答生の光照射や熱処理のような外部刺激によってジャンプする結晶の現象は、それぞれ光サリエント効果および熱サリエント効果として知られている。このような分子結晶は高性能なアクチュエータやセンサへの応用できるため、機能性分子材料として期待されている。これまでに報告されているサリエント効果を示す分子は、光または熱刺激のどちらか一方の外部刺激にのみ応答する。この二つの刺激に応答して結晶が飛び跳ねるという興味深い現象のメカニズム解明を試みた。単結晶X線構造解析および核磁気共鳴装置、精密質量分析を行うことで、光サリエント効果はアントラセン部分の分子間光二量化反応により引き起こされていることを明らかにした。また、温度可変単結晶X線構造解析と示差走査熱量測定を行うことで、熱サリエント効果が結晶相転移を伴わない異方的な熱収縮により引き起こされていることを明らかにした。今後は、この二つの刺激に応答可能な結晶材料を用いて、飛び跳ね方を設計した結晶材料の開発に取り組む。

在我的实验室中，我一直致力于研究由芳基金异氰化物络合物制成的发光力致变色分子，该分子在响应外部刺激时表现出单晶到单晶的相变。在这项研究中，我们试图通过适当设计异氰化物配体来控制单晶-单晶相变的维数，从而开发一种新材料。其中，我们发现具有一定蒽结构的芳基金异氰化物配合物的晶体会响应光照射和冷却刺激而发生跳跃。刺激响应现象晶体响应外部刺激（例如实时光照射或热处理）而跳跃的现象分别称为光显着效应和热显着效应。这种分子晶体有望用作功能分子材料，因为它们可以应用于高性能执行器和传感器。迄今为止已报道的表现出显着效应的分子仅对外部刺激（光或热）做出反应。我们试图阐明晶体响应这两种刺激而跳跃的有趣现象背后的机制。通过单晶X射线结构分析、核磁共振光谱和精确质谱分析，揭示了光显着效应是由蒽部分的分子间光二聚化引起的。此外，通过变温单晶X射线结构分析和差示扫描量热法，揭示了热显着效应是由各向异性热收缩引起的，没有晶体相变。未来，我们将致力于开发可以设计为弹跳的晶体材料，通过使用能够响应这两类刺激的晶体材料。