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。

如果可以在纳米级上可逆地控制晶体表面的形态，则预计将应用于新的，前所未有的光学功能元素，例如光学记忆元件，光学元素，甚至光学纳米词。二透析乙烯是唯一在室温下在结晶状态下表现出稳定光致变色的光色素晶体材料。在这项研究中，我们的目的是通过各种晶体结构来制造日晒单晶，并通过光逆转控制晶体表面的形态，并对以下三个项目进行了研究。（1）表面变化观察各种分子结构的二透析单晶体的表面变化，以阐明哪些晶体会导致什么形态变化，是否可以限于特定的纳米孔以及它们与晶体结构的相关性，我们观察到与三种类型的狄二氏菌相关的单晶的表面变化。确认晶体表面通过辐射形成了阶梯形成，凹槽的形成和突出形成。这些是纳米顺序上的变化，据信，由于日对日食分子的堆积差异，已经观察到了各种变化。（2）通过人字节结构制备具有控制的晶体结构的透明乙烯单晶1,2-双（2-甲基-5-甲氧基-3-甲基苯基）的完美氯环烯烯形成了四种类型的多晶型物，其中一种具有栖rringringbone的结构。在该晶体中，通过辐照一定方向的极化光，只有在该方向上的分子被选择性地激发和反应。预计此类晶体会在晶体表面形态上发生前所未有的变化。（3）用受控结构制备二透析混合晶体，我们制造了由两种类型的二透铁烯制成的混合晶体，并且通过更改激发波长，只能将一个分子进行光异构体。我们还成功地生产了二色混合晶体，它们的颜色为三种颜色：黄色，红色和蓝色，尽管它们是晶体，但由于不同波长的光，它们能够可逆地将颜色从无色变为全颜色。