フォトクロミック単結晶の表面と界面の光反応制御

光致变色单晶表面和界面光反应的控制

基本信息

批准号：
15033252
负责人：
小畠誠也
金额：
$ 3.07万
依托单位：
Osaka City University (2004)Kyushu University (2003)
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：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

フォトクロミックジアリールエテンは結晶状態においてもフォトクロミズムを示す。これまでジアリールエテン結晶は紫外光照射により10%程度までは結晶を維持したまま反応は進行するが、それ以上は進行しない。結晶の厚みを小さくすると、結晶は光を均一に吸収し、高い反応率まで反応が進行することが期待される。そこで本研究では、昇華法により薄膜の結晶を作製し、フォトクロミック反応挙動について検討した。昇華法による結晶生成を検討するために、10種類以上のジアリールエテンの昇華について検討した。常圧で室温から融点付近まで温度を上昇させ、ガラス基板上に昇華を行った。たいていの場合、小さな結晶とともにアモルファス状のものが形成し、きれいな微結晶は得られなかった。あるジアリールエテンにおいてはガラス基板一面に小さな微結晶が生成した。結晶の厚みは見かけの反応速度と反応率に依存するため、厚みを測定し、反応の進行を追跡した。その結果、10μm以下の結晶では比較的高い反応率まで反応が進行した。また、1μm以下の厚みの結晶では、非常に速く反応が進行し、溶液中と同様な反応率まで達した。反応の進行に伴う結晶外形の変化を原子間力顕微鏡によって追跡したところ、わずかな変化が観測された。可視光照射により分子構造が元に戻ると、結晶外形も元に戻った。このような高い反応率まで反応が進行する結晶においては、高反応率までの反応の追跡が可能である。そこで、顕微分光システムを用いて吸収スペクトルを測定した。反応初期から中期にかけて吸収極大が短波長シフトするのが見られた。これは反応の進行に伴い、歪んだ構造の閉環体から安定な閉環体へと変化したためだと考えられる。

光致变色二芳基乙烯甚至在结晶状态下也表现出光致变色性。迄今为止，当用紫外线照射二芳基乙烯晶体时，反应在维持至约10％的结晶状态的同时进行，但超过该点则不再进行。当晶体的厚度减小时，预计晶体将均匀地吸收光并且反应将进行到高反应速率。在本研究中，我们使用升华方法制造了薄膜晶体并研究了光致变色反应行为。为了研究升华法的晶体形成，我们研究了10多种二芳基乙烯的升华。在常压下将温度从室温升高到熔点附近，并且在玻璃基板上进行升华。在大多数情况下，非晶态材料与小晶体一起形成，并且没有获得干净的微晶体。对于一些二芳基乙烯，在整个玻璃基板上形成小微晶体。由于晶体的厚度取决于表观反应速率和反应速率，因此测量厚度以跟踪反应进度。结果，对于小于10μm的晶体，反应进展到相对较高的反应速率。此外，在厚度为1μm以下的晶体中，反应进行得非常快，达到与溶液中相似的反应速率。当使用原子力显微镜追踪反应进行时晶体形状的变化时，观察到了轻微的变化。当分子结构通过可见光照射恢复到原来的形态时，晶体形状也恢复到原来的形态。在反应进行到如此高反应速率的晶体中，可以追踪反应直至高反应速率。因此，我们使用显微光谱系统测量了吸收光谱。观察到从反应早期到中期吸收最大值向较短波长移动。这被认为是由于随着反应的进行，从具有扭曲结构的闭环形式转变为稳定的闭环形式。