高分子光運動材料の液体窒素中における光変形メカニズムの探究

点击翻译按钮获取中文摘要

架橋液晶高分子にアゾベンゼンなどのフォトクロミック色素を導入すると，光照射によりフィルムの屈曲などのマクロな変形を引き起こすことが可能になる。この高分子光運動材料は，電源や配線が不要なソフトアクチュエーターとしての応用が期待されている。これまでの研究において，光変形が液体窒素中においても誘起されることが明らかになっている。本研究は，フォトクロミック高分子における分子レベルの構造とマクロな光応答性との相関を攻究し，極低温における変形メカニズムを解明することを目的している。本年度は，フォトクロミック分子としてブリッジアゾベンゼン誘導体を合成し，これを含有する架橋高分子フィルムについて，液体窒素中における光応答性を評価した。ブリッジアゾベンゼンを架橋部位に有する架橋高分子フィルムを作製し，液体窒素中における光異性化挙動を評価したところ，良好な光応答性を示すことが分かった。これはブリッジアゾベンゼンの周囲に十分な自由体積が存在するためであると推察している。次に，ブリッジアゾベンゼンを含有する自立フィルムについて，液体窒素中における光変形挙動を評価した。紫色光を照射するとフィルムが屈曲し，黄色光を照射すると元の形状に復元した。前年度に探究した通常のアゾベンゼンを有するフィルムでは，予め室温において紫外光を照射してシス体を生成させる必要があった。一方，ブリッジアゾベンゼンは初期状態においてシス体であり，室温における光照射を経ることなく，液体窒素中において直接駆動することが可能であった。分子の熱運動が著しく制限された極低温環境においても，光化学プロセスにより高分子の運動を誘起できることが明らかになった。