光応答性有機結晶の結晶成長制御による新規機能性材料の創生

通过控制光响应有机晶体的晶体生长创建新型功能材料

基本信息

批准号：
12J04639
负责人：
北川大地
金额：
$ 1.9万
依托单位：
Osaka City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

採用２年度目において、光誘起屈曲現象における屈曲の初速度と結晶の厚み依存性はTimoshenkoのバイメタルモデルを用いることで理論的に説明できることを明らかにしている（D. Kitagawa et al., J. Phys. Chem. C, 2013, 117, 20887; Photochem. Photobiol. Sci., 2014, 13, 764）。本年度は、ジアリールエテンのフォトメカニカル効果における異なる結晶間での屈曲速度の定量的評価を目指し、研究を行った。バイメタルモデルを用いたフィッティングにより、結晶表面からのフォトクロミック反応深さが屈曲速度に大きな影響を与えていることを明らかにし、それぞれの屈曲速度を定量的に評価することに成功した。また、結晶表面に金を蒸着したときの屈曲挙動について検討した。結晶は、金の厚みが増えるほど屈曲しにくくなることが明らかとなり、これは金の大きなヤング率が影響している。また、金を蒸着した結晶の屈曲速度と結晶の厚みの関係性は、新たに提案した拡張型バイメタルモデルを用いて議論できることを明らかにした。さらに、この結晶を回路に組み込むことにより、光照射による電流スイッチングに成功した（D. Kitagawa et al., Chem. Commun., 2015, 51, 4421）。さらに、光誘起屈曲現象における紫外光照射波長依存性について検討を行った。ジアリールエテンの開環体結晶は紫外域に吸収極大を有しているため、紫外光照射波長を変えることによって、結晶表面からのフォトクロミック反応深さを変化させることができる。あるジアリールエテンの針状結晶に、365 nmの光を照射すると、結晶は直ちに、光源に向かって屈曲した。一方で、同じ結晶に380 nmの光を照射すると、初めは光源と逆側に屈曲し、さらに紫外光照射を続けると光源に向かって屈曲することが明らかとなった。

在采用的第二年，人们发现光致弯曲现象中的初始弯曲速度和晶体厚度依赖性可以使用 Timoshenko 的双金属模型从理论上解释（D. Kitakawa 等人，J. Phys. Chem. C，2013） , 117, 20887; 光生物科学, 2014, 13, 764)。今年，我们进行了旨在定量评估二芳基乙烯光机械效应中不同晶体之间的弯曲速度的研究。通过使用双金属模型进行拟合，我们发现光致变色反应距离晶体表面的深度对弯曲速度有很大影响，并成功定量评估了每种弯曲速度。我们还研究了金沉积在晶体表面时的弯曲行为。很明显，随着金的厚度增加，晶体变得更难以弯曲，这是由于金的杨氏模量较大。此外，我们还阐明了可以使用新提出的扩展双金属模型来讨论金沉积晶体的弯曲速度和晶体厚度之间的关系。此外，通过将该晶体合并到电路中，他们成功地通过光照射切换电流（D. Kitakawa et al., Chem. Commun., 2015, 51, 4421）。此外，我们研究了紫外线照射波长对光致弯曲现象的依赖性。由于二芳基乙烯的开环晶体在紫外区具有最大吸收，因此可以通过改变紫外光照射的波长来改变距晶体表面的光致变色反应的深度。当针状二芳基乙烯晶体暴露在365 nm的光下时，它立即向光源弯曲。另一方面，当用380 nm的光照射同一晶体时，发现它最初向与光源相反的方向弯曲，然后随着紫外光照射的继续，晶体向光源弯曲。