光応答性分子結晶中における光反応ナノ形態の解明と制御

本年度は2,5-ジスチリルピラジン(DSP)単結晶を用いて光反応ナノ形態の形成過程の評価に取り 組んだ。一部の光応答性分子結晶では分子スケールにおいて反応した部分から広がるようにドメ イン形成する光反応ナノ形態を経ながら、協同的に光反応が進行することが報告されている。先 行研究では結晶全体での平均化された状態における協同的光反応の評価がほとんどであったた め、単一の結晶のどこでドメインの核が生成し、どのように成長するのかはあまり評価されてこ なかった。そこで本研究ではDSPの単結晶を用いて分子スケールでの光反応ナノ形態の形成過程 が結晶全体におけるマイクロメートルスケールでの光反応に及ぼす影響を評価した。マイクロメ ートルスケールでの光反応過程を評価するために偏光顕微鏡を用いて紫外光照射時の結晶の色の 変化を観察すると、不均一に結晶の端から変化した。このことからDSP単結晶では紫外光照射に 伴い結晶の端から不均一に光反応が進行することが明らかになった。さらにDSP単結晶の不均一 な光反応を評価するためにプログラムを構築してシミュレーションによる理論的な再現を試み た。周辺に生成物が存在する反応物は反応量子収率が大きいという協同的光反応の要素に加え て、結晶の端の反応物も反応量子収率が大きいという要素も組み込むと、不均一な光反応を定量 的に再現することができた。以上のように光応答性分子結晶の１つであるDSP単結晶における分 子スケールでの光反応ナノ形態の形成過程がマイクロメートルスケールでの光反応に及ぼす影響 の評価に成功した。さらに数値シミュレーションを用いて再現することで不均一な光反応の要因 を推定することに成功した。

本年度は2,5-ジスチリルピラジン(DSP)単結晶を用いて光反応ナノ形態の形成過程の評価に取り 組んだ。一部の光応答性分子結晶では分子スケールにおいて反応した部分から広がるようにドメ イン形成する光反応ナノ形態を経ながら、協同的に光反応が進行することが報告されている。先 行研究では結晶全体での平均化された状態における協同的光反応の評価がほとんどであったた め、単一の結晶のどこでドメインの核が生成し、どのように成長するのかはあまり評価されてこ なかった。そこで本研究ではDSPの単結晶を用いて分子スケールでの光反応ナノ形態の形成過程 が結晶全体におけるマイクロメートルスケールでの光反応に及ぼす影響を評価した。マイクロメ ートルスケールでの光反応過程を評価するために偏光顕微鏡を用いて紫外光照射時の結晶の色の 変化を観察すると、不均一に結晶の端から変化した。このことからDSP単結晶では紫外光照射に 伴い結晶の端から不均一に光反応が進行することが明らかになった。さらにDSP単結晶の不均一 な光反応を評価するためにプログラムを構築してシミュレーションによる理論的な再現を試み た。周辺に生成物が存在する反応物は反応量子収率が大きいという協同的光反応の要素に加え て、結晶の端の反応物も反応量子収率が大きいという要素も組み込むと、不均一な光反応を定量 的に再現することができた。以上のように光応答性分子結晶の１つであるDSP単結晶における分 子スケールでの光反応ナノ形態の形成過程がマイクロメートルスケールでの光反応に及ぼす影響 の評価に成功した。さらに数値シミュレーションを用いて再現することで不均一な光反応の要因 を推定することに成功した。