New material design for peculiar photomechanical phenomena of organic photochromic crystals

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本研究では、有機フォトクロミック結晶のフォトメカニカル現象のうち、特異な変形挙動の解明とフォトメカニカル現象への新規な材料設計を進めている。これまで研究してきたフォトクロミック結晶のフォトメカニカル挙動には、伸縮、屈曲、ねじれなど単純な動きであった。令和3年度には、これらの単純な動きとは異なり、異常なフォトメカニカル挙動の創出とその現象の解明に着手し、ジアリールエテン双晶における異常な屈曲挙動のメカニズム解明、ジアリールエテン結晶における光誘起高速ピーリング、9-メチルアントラセン結晶における特異な光反応と結晶サイズ変化、ジアリールベンゼンのナノ粒子作成とそのフォトクロミック挙動、ジアリールエテン結晶の特異な光誘起往復運動に取り組んできた。令和4年度には、引き続きジアリールエテン結晶の特異な光誘起往復運動に関する研究に取り組むとともに、新たな光誘起往復運動を起こす結晶が見つかった。これらは相転移を伴うフォトメカニカル挙動であると考えられる。さらに、分子構造の観点から、新しいジアリールエテンの結晶フォトメカニカル挙動についても検討し、屈曲速度と分子構造の関係について検討している。様々な形態の結晶のフォトメカニカル挙動を明らかにすることが本研究のねらいであることから、結晶成長過程の制御も試みている。昇華による結晶化における基板の濡れ性と結晶成長方向の関係を調べることにより、結晶形態の制御に成功している。さらに、2,5-ジスチリルピラジンの結晶固体光重合においてエッジから中心に向かって反応が進行することを見出した。この特異な反応は分子の周りの環境により反応性が異なることを意味しており、反応分子周りがルーズになると反応性が高くなることを明らかにしている。以上のように、特異なフォトメカニカル挙動の創製とそのメカニズムの解明に取り組んだ。