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今までの「光化学」の概念を覆す新発見!光反応性分子結晶における特異的な伝播型光反応を発見

2022年11月24日

  • 工学研究科
  • プレスリリース

ポイント

◇光反応性分子である2,5-ジスチリルピラジン1(DSP)からなる結晶では、光の均一照射によって特異的な伝播型光反応2を示すことを発見。
◇この特異反応は「表面効果」と「協働効果」によって引き起こされることが明らかに。 

概要

大阪公立大学大学院工学研究科の森本 晃平大学院生(大阪市立大学大学院 後期博士課程3年)、北川 大地講師、小畠 誠也教授と大阪大学大学院基礎工学研究科の宮坂 博教授、伊都 将司准教授、五月女 光助教らの研究グループは、光反応性分子である2,5-ジスチリルピラジン(DSP)からなる結晶では、光を均一に照射すると光反応が結晶の端から中心に向かって伝播することを発見しました。

光を当てることにより物性が変化する光反応性結晶材料は、次世代機能材料として注目を集めています。物性変化は光反応の進行に伴って起こるため、光反応速度論3に基づいた物性変化の理解が課題となっています。

本研究では、光反応性分子の一つである2,5-ジスチリルピラジン(DSP)結晶を用いて実験を行いました。通常、結晶に均一に光を照射した場合、光反応は結晶内で均一に進行するため、結晶の色は結晶全体で均一に変化しますが、DSP結晶では結晶の端から中心に向かって光反応が伝播するため、それに伴い結晶の色も端から中心へ向かって変化することを発見しました(図1)。また、これらの特異的な反応が、“結晶の端では光反応性が非常に高い”という「表面効果」と、“光反応した分子の周囲は反応性が高くなる”という「協働効果」によって引き起こされることを明らかにしました。

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図1 結晶中における光反応進行過程の概略図

本研究成果は、Wiley-VCH社が刊行する国際学術誌「Angewandte Chemie International Edition」のオンライン速報版に、2022年11月3日に掲載されました。

光反応性分子結晶における特異な光反応挙動を見出しました。この現象は従来の光化学の概念を大きく超えるものであり、基礎研究として大きな意義がある発見だと思っています。
今後は、どのような条件下で、この特異な光反応挙動が起こるかを明らかにし、それを利用した機能材料の創生につなげたいと思っています。

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北川 大地講師

 

掲載誌情報

【発表雑誌】Angewandte Chemie International Edition(IF=15.336)
【論文名】Edge-to-center propagation of photochemical reaction during single-crystal-to-single-crystal photomechanical transformation of 2,5-distyrylpyrazine crystals
【著者】Kohei Morimoto, Daichi Kitagawa, Hikaru Sotome, Syoji Ito, Hiroshi Miyasaka, Seiya Kobatake
【掲載URL】https://doi.org/10.1002/anie.202212290
プレスリリース全文 (1MB)

資金情報

本研究の一部は、JSPS科研費(20J20030、21K14603、21H01888、21H05395、21KK0092、21H01889、21K18934、21H02016)の助成を受けたものです。

用語解説

※1 2,5-ジスチリルピラジン…光照射によって結晶中で反応することができる光反応性分子の一つ。
※2 伝播型光反応…ドミノ倒しのように、ある地点から光反応が起こり次々と周囲に光反応が伝播していくこと。
※3 光反応速度論…光反応について、どのような速度で反応物が消費され、生成物が生成するのかなどをまとめた理論。

研究内容に関する問い合わせ先

大阪公立大学大学院 工学研究科
教授 小畠 誠也(こばたけ せいや)
講師 北川 大地(きたがわ だいち)
TEL:06-6605-2798
E-mail:kobatake[at]omu.ac.jp
      kitagawa[at]omu.ac.jp

大阪大学大学院基礎工学研究科
教授 宮坂 博(みやさか ひろし)
准教授 伊都 将司(いと しょうじ)
助教 五月女 光(そうとめ ひかる)
TEL:06-6850-6243
E-mail:miyasaka.hiroshi.es[at]osaka-u.ac.jp
      ito.syoji.es[at]osaka-u.ac.jp
           hikaru.sotome.es[at]osaka-u.ac.jp
[at]を@に変更してください。

報道に関する問い合わせ先

大阪公立大学 広報課
担当:竹内
TEL:06-6605-3411
E-mail:koho-list[at]ml.omu.ac.jp

大阪大学大学院基礎工学研究科 庶務係
担当:華井
TEL06-6850-6131
E-mailki-syomu[at]office.osaka-u.ac.jp
[at]を@に変更してください。

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