単結晶ー単結晶相転移の次元制御による新材料の開発

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所属研究室では、外部刺激に応答し、単結晶ー単結晶相転移を示すアリール金イソシアニド錯体からなる発光性メカノクロミズム分子の研究に取り組んできた。本研究では、イソシアニド配位子を適切に設計することで、単結晶ー単結晶相転移の次元性制御による新材料の開発を試みた。その中で、あるアントラセン 構造を有するアリール金イソシアニド錯体の結晶が光照射と冷却の両方の刺激に応答して、飛び跳ねることを見出した。刺激応答生の光照射や熱処理のような外部刺激によってジャンプする結晶の現象は、それぞれ光サリエント効果および熱サリエント効果として知られている。このような分子結晶は高性能なアクチュエータやセンサへの応用できるため、機能性分子材料として期待されている。これまでに報告されているサリエント効果を示す分子は、光または熱刺激のどちらか一方の外部刺激にのみ応答する。この二つの刺激に応答して結晶が飛び跳ねるという興味深い現象のメカニズム解明を試みた。単結晶X線構造解析および核磁気共鳴装置、精密質量分析を行うことで、光サリエント効果はアントラセン部分の分子間光二量化反応により引き起こされていることを明らかにした。また、温度可変単結晶X線構造解析と示差走査熱量測定を行うことで、熱サリエント効果が結晶相転移を伴わない異方的な熱収縮により引き起こされていることを明らかにした。今後は、この二つの刺激に応答可能な結晶材料を用いて、飛び跳ね方を設計した結晶材料の開発に取り組む。