2017.09.08

龍谷大学理工学部物質化学科の　内田欣吾 研究室は、光を照射すると色を可逆的に変える「フォトクロミック化合物」の中で、光によって開環反応、閉環反応を繰り返すジアリールエテンを用いた光機能材料の研究を行ってきました。今回、新しい誘導体を合成し、それを昇華により結晶成長させると中空結晶が成長することを見出しました。結晶のサイズは、長さ100-500ミクロン、幅20-50ミクロン、厚さ2-10ミクロン程度の小さなものですが、これに紫外光を照射すると、無色の結晶が紫色に変わるとともに、結晶がジャンプしたり、バラバラに壊れるフォト（光）サリエント効果を示しました。サリエント効果とは、光照射や加熱により結晶がジャンプしたり、バラバラに壊れて飛び散る現象で、光照射でサリエント現象を示すフォトサリエント結晶と加熱するとサリエント現象を示すサーモサリエント結晶が既に報告されています。しかし、中空結晶がサリエント効果を示す例は世界で初めてです。そして、この中空結晶のジャンプする速度は、１秒当たり数メートルと、結晶サイズに対して非常に大きなものでした。このような、中空結晶には中にモノを詰めて光で放出するという応用が考えられます。そこで、我々は、直径1ミクロンの蛍光ビーズを穴に詰めて、紫外光を照射,すると、予想通り、紫外光照射により蛍光ビーズが吹き飛ぶ現象が観察できました。この中空内部には、ビーズの他に色々なものを入れることができます。DNAや医薬品等を入れてドラッグデリバリーのような応用や、香料を入れて匂いを発散しますことも期待できます。この研究成果は、光で内容物を放出することのできるシステムを作ったことに意義があります。
今回開発したフォトサリエント効果を示す中結晶は、自然界ではホウセンカが種の保存のために種子をまき散らすのに似ています。このシステムは、さらに結晶サイズを変えたり、中空サイズを変えたりして、いろいろな分野に応用される可能性を秘めています。
なお、本研究成果は、2017年8月31日付けでドイツ化学会ジャーナル「Angewandte Chemie International Edition」誌にWeb公開され、Hot paperとして掲載されました。

■発表論文について
英文タイトル：　Photosalient Phenomena that Mimic Impatiens Are Observed in Hollow Crystals of
Diarylethene with a Perfluorocyclohexene Ring
和訳：　 ホウセンカの実を模倣したジアリールエテン中空結晶の光サリエント効果
掲載誌： Angewandte Chemie International Edition (アンゲヴァンテケミ―（応用化学）国際版)
著者： 内田　欣吾　他１０名

なお、本研究はSPring-8のプレスリリース・トピックスにも詳細に掲載されています。
　http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2017/170908/