可逆的に光応答する機能界面の構築

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ある種のジアリールエテンなどのフォトクロミック化合物は、溶液中では高い反応性(着色体への高い変換率・光定常状態への速い到達速度)を示すが、ポリマー媒体などの中に入れると反応性の極端な低下がしばしば起きる。あるジアリールエテンは溶液中では紫外光照射によるC体への変換率は90%を示すが、PMMAフィルム中では50%に低下する。そこで、固体媒体中でも溶液中と同様の光反応性を保つために、媒体からフォトクロミック化合物へのネガティブな相互作用を低減する系の構築を計画した。嵩高い置換基を分子の両末端にもつ分子を設計し、固体媒体中に置いた時に周囲から圧迫を受けずに溶液中にいるような環境を作り、光反応の量子収率と変換率の向上を目指した。しかし、思ったような効果は得られない。そこで、さらに巨大な置換基によって分子全体を包み込むような分子を設計した。今後合成を進めて行く。また、紫外光で強く着色し、紫外光がなくなると熱で速やかに元に戻る物質は、自動調光機能をもつサングラス・ウインドウグラスなどに応用できる。そのような化合物は、紫外線着色と熱消色のバランスが重要であり、大きな着色量子収率、小さな消色量子収率、大きな熱消色反応速度定数、が求められる。これまでの研究で、芳香環の芳香族安定化エネルギーが重要である、ということがわかっている。チオフェン環やベンゼン環をもつ化合物は熱戻り反応が遅かったり速かったりして適していないが、ピロール環の化合物は着色も強く、消色も速いことがわかった。また、これとは環の接合が逆の化合物は、消色速度が遅いことがわかった。吸収極大の位置は、前者は553nmであったが、後者は417nmと短波長であった。これは、開環体の共役系の長さで説明できる。