Development of a Condensed Molecular Solar Thermal System Using Multi-azobenzene Derivatives

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本研究は、分子凝縮系における光異性化反応に基づいて、光エネルギーを化学エネルギーとして高密度に貯蔵し、熱エネルギーとして放出する光化学蓄熱システムを開発する。そのため、融合型マルチアゾベンゼン誘導体を分子設計・合成し、分子内異性化エンタルピーを高めるとともに、凝固や配位結合の形成と異性化反応を同期させることにより貯蔵エネルギー密度を最大化させる。また、分子の結晶性や集積状態を制御することにより光応答速度を向上させ、各性能が高次元でバランスした光蓄熱性分子材料を創製する。昨年度は、当初の研究計画に基づいて二つのアゾ基がメタ位で連結した融合型ビスアゾベンゼン誘導体を系統的に合成した。側鎖に２－エチルヘキシル基を導入することにより室温液体の化合物が得られた。一方、側鎖にメトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、ネオペントキシ基を導入した化合物は室温にて固体結晶として得られた。これらの化合物の希薄溶液中における光異性化特性について評価した。その結果、通常のモノアゾベンゼン誘導体と同様にトランス体からシス体への光異性化が観測された。また、UV光照射とVis光照射により可逆的にトランス－シス光異性化することや、光照射を20回繰り返した後でも吸光度が減少することが無かったため、高い光化学安定性を有することが判った。さらに、準安定状態であるシス体の半減期寿命を求めた結果、90時間程度と見積もられ光蓄熱性分子として十分な熱安定性を有することを明らかにした。さらに、示差走査熱量測定（DSC）から化合物の融点や凝固点、相変化潜熱などの熱物性を評価した。