フォトクロミック単結晶表面モルフォロジーの光制御

光致变色单晶表面形貌的光学控制

基本信息

批准号：
14050075
负责人：
小畠誠也
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

結晶表面形態をナノスケールで可逆的に制御することができれば、光メモリ素子、光学素子、更には光ナノ駆動装置などのこれまでにない新しい光機能素子への応用が期待される。ジアリールエテンは、室温において結晶状態で安定にフォトクロミズムを示す唯一のフォトクロミック結晶材料である。本研究では、種々の結晶構造をもつジアリールエテン単結晶を作製し、結晶表面モルフォロジーを光によって可逆的に制御することを目的とし、以下の3項目について研究を進めた。(1)様々な分子構造のジアリールエテン単結晶の表面変化観察どのような結晶でどのようなモルフォロジー変化が起こるか、特定のナノ領域に限定できるか、また結晶構造との相関はどのようであるかを明らかにするために、3種類のジアリールエテンの光異性化に伴う単結晶表面変化の観測を行った。結晶表面は光照射により、ステップ形成、溝の形成、突起の生成が確認された。これらはナノメートルオーダーの変化であり、ジアリールエテン分子のパッキングの違いにより様々な変化が観察されたものと考えられる。(2)herringbone構造により結晶構造が制御されたジアリールエテン単結晶の作製1,2-ビス(2-メチル-5-メトキシフェニル-3-チエニル)ペルフルオロシクロペンテンは4種類の多形を形成し、そのうちの1つがherringbone構造を有していることを見いだした。この結晶では、ある特定方向の偏光を照射することにより、その方向の分子のみを選択的に励起させ反応させることに成功した。このような結晶においては、これまでにない結晶表面モルフォロジー変化が期待される。(3)構造が制御されたジアリールエテン混晶の作製2種類のジアリールエテンからなる混晶を作製し、励起波長を変えることにより一方の分子のみを光異性化させることに成功した。また、黄色、赤色、青色の3色に着色するジアリールエテン混晶の作製にも成功しており、結晶でありながら、異なる波長の光により、無色からフルカラーに可逆的に色を変えることができた。

如果能够在纳米尺度上可逆地控制晶体表面形貌，则有望应用于光存储器件、光学器件、甚至光纳米驱动器件等前所未有的新型光学功能器件。二芳基乙烯是唯一在室温下以晶态稳定表现出光致变色的光致变色晶体材料。在本研究中，我们创建了具有各种晶体结构的二芳基乙烯单晶，旨在利用光可逆地控制晶体表面形态，并研究了以下三项。 (1) 观察各种分子结构的二芳基乙烯单晶的表面变化。哪些类型的晶体会发生什么样的形貌变化，是否可以限制在特定的纳米区域，与晶体结构的相关性如何？为了澄清这一点，我们观察了由于三种二芳基乙烯的光异构化而导致的单晶表面的变化。通过光照射确认了晶体表面上台阶、凹槽和突起的形成。这些变化是纳米量级的，并且认为由于二芳基乙烯分子的堆积的差异而观察到了各种变化。 (2)晶体结构受人字形结构控制的二芳基乙烯单晶的制备1,2-双(2-甲基-5-甲氧基苯基-3-噻吩基)全氟环戊烯形成四种多晶型，其中发现一种具有人字形结构。通过在某个方向上用偏振光照射这种晶体，他们成功地选择性地仅激发该方向上的分子并使其发生反应。在此类晶体中，预计晶体表面形态将发生前所未有的变化。 (3)结构受控的二芳基乙烯混晶的制备我们制备了由两种二芳基乙烯组成的混晶，并通过改变激发波长成功地仅使一个分子发生光致异构化。他们还成功地创造了一种二芳基乙烯混合晶体，它有黄、红、蓝三种颜色，虽然它是晶体，但当暴露在不同波长的光下时，它能够可逆地从无色变成全色。 .