結晶工学に基づくフォトクロミック結晶のナノ構造と反応の制御

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光によって可逆的に構造変化を起こし色の変わる物質は、光機能性材料としてフォトニクス分野やエレクトロニクス分野などへの応用が期待できる。ジアリールエテンは結晶状態においても熱的に安定なフォトクロミズムを示す。これまでにジアリールエテン結晶のフォトクロミズムに関する研究を展開してきた。本年度は、(1)蛍光変化などの固体物性の可逆な変化、(2)偏光照射により反応制御可能な分子材料および結晶材料の合成と反応制御について検討した。蛍光変化などの固体物性の可逆な変化昨年度に引き続き蛍光特性の可逆な変化について検討した。蛍光性のジアリールエテン結晶と蛍光性のないジアリールエテンとの混晶を作製し、フォトクロミック反応挙動および蛍光特性について検討した。その結果、蛍光性を持たないジアリールエテンが数%含んだ混晶において蛍光を大きなクエンチングが確認された。混晶の形成はHPLCおよび単結晶構造解析によって行い、分子が置き換わって入っていることが構造解析の結果から明らかになった。偏光照射により反応制御可能な分子材料および結晶材料の合成と反応制御偏光照射によりフォトクロミック反応が制御可能な分子の合成を行った。2種類の異なるジアリールエテンが直交するダイマーを設計し合成した。2種類のダイマーを合成したが、溶液中ではフォトクロミック反応するが、結晶状態では一方の分子のみが反応していることが明らかになった。反応性と分子構造の関係を明らかにするために、X線構造解析を行った。その結果、片方の分子はフォトクロミック反応可能なコンフォメーションであるが、もう一方の分子はフォトクロミック反応ができないコンフォメーションであった。このことから、結晶内での分子の構造が重要であることが明らかとなった。