らせんの集合に基づく結晶設計による有機固体オプトエレクトロニクス材料の創製

本研究では、180度回転と1/2並進という対称操作で表わされる2回らせん構造に着目し、その集合を制御することで階層的結晶設計を行い、非線形光学材料として有望な極性有機結晶の開発を目指している。このような結晶は、従来波長変換素子などに用いられてきた無機結晶に比べて応答速度などの面で優れており、高度情報化社会のニーズに応える新たな材料として注目を集めている。さらに、構成成分として胆汁酸誘導体を用い第三成分の取り込み能を付与することで、結晶の高機能化および多機能化を達成できる。同時に、適当なアキラルなカルボン酸を導入することでキラリティーの制御を行う。これにより、キラリティー制御が可能な磁気特性や熱応答性を併せ持った新奇非線形光学材料としての応用を目指す。本年度の成果は以下の通りである。１、新規化合物である胆汁酸誘導体のリトコールアミンを合成し、種々のカルボン酸との有機塩を作製した。さらに、3-ニトロ安息香酸との有機塩を含めた多くの有機塩について、効率的に単結晶を作製する手法を確立した。２、3-ニトロ安息香酸、2-チオフェンカルボン酸および3-チオフェンカルボン酸との有機塩の結晶について、第二高調波発生特性の測定を行った。すべての場合に第二高調波発生特性が観測され、特に3-ニトロ安息香酸との結晶で大きな値が得られた。このことは、分極の大きな分子であっても高確率で極性結晶の構築が可能であり、さらに大きな第二高調波発生特性を示す作製における本手法の有用性をしめした。３、フランスで結晶学を学び、実際に様々なタイプの結晶について結晶構造解析を行うことで結晶中にみられる分子・超分子・結晶の対称性の評価法を身に付けた。新たな視点に基づく結晶構造の評価により、より精密な結晶設計指針を立てることができる。

本研究では、180度回転と1/2並進という対称操作で表わされる2回らせん構造に着目し、その集合を制御することで階層的結晶設計を行い、非線形光学材料として有望な極性有機結晶の開発を目指している。このような結晶は、従来波長変換素子などに用いられてきた無機結晶に比べて応答速度などの面で優れており、高度情報化社会のニーズに応える新たな材料として注目を集めている。さらに、構成成分として胆汁酸誘導体を用い第三成分の取り込み能を付与することで、結晶の高機能化および多機能化を達成できる。同時に、適当なアキラルなカルボン酸を導入することでキラリティーの制御を行う。これにより、キラリティー制御が可能な磁気特性や熱応答性を併せ持った新奇非線形光学材料としての応用を目指す。本年度の成果は以下の通りである。１、新規化合物である胆汁酸誘導体のリトコールアミンを合成し、種々のカルボン酸との有機塩を作製した。さらに、3-ニトロ安息香酸との有機塩を含めた多くの有機塩について、効率的に単結晶を作製する手法を確立した。２、3-ニトロ安息香酸、2-チオフェンカルボン酸および3-チオフェンカルボン酸との有機塩の結晶について、第二高調波発生特性の測定を行った。すべての場合に第二高調波発生特性が観測され、特に3-ニトロ安息香酸との結晶で大きな値が得られた。このことは、分極の大きな分子であっても高確率で極性結晶の構築が可能であり、さらに大きな第二高調波発生特性を示す作製における本手法の有用性をしめした。３、フランスで結晶学を学び、実際に様々なタイプの結晶について結晶構造解析を行うことで結晶中にみられる分子・超分子・結晶の対称性の評価法を身に付けた。新たな視点に基づく結晶構造の評価により、より精密な結晶設計指針を立てることができる。