フォトクロミック単結晶表面モルフォロジーの光制御

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結晶表面形態をナノスケールで可逆的に制御することができれば、光メモリ素子、光学素子、更には光ナノ駆動装置などのこれまでにない新しい光機能素子への応用が期待される。ジアリールエテンは、室温において結晶状態で安定にフォトクロミズムを示す唯一のフォトクロミック結晶材料である。本研究では、種々の結晶構造をもつジアリールエテン単結晶を作製し、結晶表面モルフォロジーを光によって可逆的に制御することを目的とし、以下の3項目について研究を進めた。(1)様々な分子構造のジアリールエテン単結晶の表面変化観察どのような結晶でどのようなモルフォロジー変化が起こるか、特定のナノ領域に限定できるか、また結晶構造との相関はどのようであるかを明らかにするために、3種類のジアリールエテンの光異性化に伴う単結晶表面変化の観測を行った。結晶表面は光照射により、ステップ形成、溝の形成、突起の生成が確認された。これらはナノメートルオーダーの変化であり、ジアリールエテン分子のパッキングの違いにより様々な変化が観察されたものと考えられる。(2)herringbone構造により結晶構造が制御されたジアリールエテン単結晶の作製1,2-ビス(2-メチル-5-メトキシフェニル-3-チエニル)ペルフルオロシクロペンテンは4種類の多形を形成し、そのうちの1つがherringbone構造を有していることを見いだした。この結晶では、ある特定方向の偏光を照射することにより、その方向の分子のみを選択的に励起させ反応させることに成功した。このような結晶においては、これまでにない結晶表面モルフォロジー変化が期待される。(3)構造が制御されたジアリールエテン混晶の作製2種類のジアリールエテンからなる混晶を作製し、励起波長を変えることにより一方の分子のみを光異性化させることに成功した。また、黄色、赤色、青色の3色に着色するジアリールエテン混晶の作製にも成功しており、結晶でありながら、異なる波長の光により、無色からフルカラーに可逆的に色を変えることができた。