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　先端理工学部　内田欣吾　教授の研究グループは、光に応答する有機結晶の研究を行っており、光照射で結晶が急速に屈曲する現象のメカニズムを解明しました。この結晶に紫外光を照射すると、光源から離れるように僅かに屈曲した後、今度は逆に光源側に劇的に大きく曲がります。この時に「マルテンサイト転位」と呼ばれる相転移がおこり、非常に大きな形状変化が急速に進行します。大きく曲がった状態に可視光を照射すると、もと来た軌跡を戻るように大きく変動し、直前の光源から僅かに離れる位置に一度着いた後、最初の直線状に戻りました。

 

　内田研究室では、このように大きな動きを誘起するマルテンサイト転位を光で制御でき、その形状変化が劇的に急速に進行することを見出しました。この開発は、光で遠隔操作できるソフトロボットへの応用も期待できるとともに、今後、分子構造を変えることでさらに複雑な動きや、形状変化する結晶システムの開発が期待できます。

 

　本研究に関する論文は、英国王立化学会の旗艦誌であるChemical Scienceにオンライン掲載されました。

 

 

【論文掲載情報】

雑 誌 名：

　Chemical Science

　（インパクトファクター：9.346 2019年）

 

論 文 名：

　Photoinduced swing of a diarylethene thin broad sword shaped crystal, A study on the detailed mechanism

（ジアリールエテンの薄いブロードソード（幅広剣）型結晶の光誘起スイング、詳細なメカニズムに関する研究）

 

著 者 名：

藤本朱子（龍谷大学理工学研究科修了生）

藤永典子（龍谷大学理工学研究科修了生）

西村　涼（龍谷大学／日本学術振興会特別研究員）

波多野絵理（龍谷大学理工学研究科修了生）

河野瑠菜（龍谷大学理工学研究科）

永井　聖（龍谷大学理工学研究科）

関根あき子（東京工業大学）

服部陽平（龍谷大学）

小島優子（三菱ケミカル）

安田伸広（SPring-8／JASRI）

森本正和（立教大学）

横島　智（東京薬科大学）

中村振一郎（理化学研究所）

Ben L. Feringa （Groningen大学、オランダ）

内田欣吾（龍谷大学）

 

 

 

 

 

※ニュースリリースはこちらからご確認ください。

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【本件のポイント】
・ ジェンダーを基軸とした宗教研究の拠点としては日本初となる「ジェンダーと宗教研究センター」開設を記念するシンポジウム
・ 「ジェンダーと宗教」の視点が未来に果たすであろう役割を明らかにし、シンポジウムを「誰ひとりとしてとり残さない」社会の実現に向けた取り組みの第一歩に
・ 京都女子大学の初の女性学長・竹安栄子氏を迎え、基調講演として「女性が輝く社会の実現を目指して」を開催

【本件の概要】
　国連サミットで採択された「SDGｓ」、そして、龍谷大学が推奨する浄土真宗の精神を取り入れた「仏教SDGs」。両者の実現の一端を担うべく、仏教をはじめとする宗教研究の知見からジェンダー平等の実現に取り組む「ジェンダーと宗教研究センター」を、2020年4月に新設しました。本センターの開設にあたり、創設記念シンポジウムを、2020年11月6日（金）、Zoomにて開催します。
　SDGｓの目標5に掲げられるジェンダー平等の実現は、同時に貧困、教育、平和、不平等といったSDGｓのあらゆる課題と密接な関係を持つ重要な問題です。本センターは、「ジェンダー」の問題を、これまで積極的に語られてこなかった「宗教」の視点から捉え直し、その成果を社会に、そして広い世代に発信することを目指します。基調講演には、京都女子大学で女性としては初となる学長職に就任した竹安栄子氏を迎え、男女共同参画への取り組みに長年携わってこられた経験を踏まえ「女性が輝く社会の実現を目指して」と題してご講演いただきます。講演後には、竹安学長、入澤学長を交えたディスカッションも予定されています。
　今回のシンポジウムを通じて、「ジェンダーと宗教」の視点が未来に果たすであろう役割を明らかにするとともに、「誰ひとりとしてとり残さない」社会の実現に向けた取り組みの第一歩とします。
（シンポジウムの詳細は、次のウェブサイトを参照。https://www.ryukoku.ac.jp/nc/news/entry-6251.html）

1．日　　　　　時　：　2020年11月6日（金）13:15 ～ 15:15

2．会　　　　　場　：　Zoomによる開催
　※発信は、龍谷大学 深草キャンパス
　和顔館地下1階Ｂ201講義室（京都市伏見区深草塚本町67）より

3．内　　　　　容　：
　創設記念シンポジウムによせて
　　入澤　崇（龍谷大学　学長）
　基調講演　女性が輝く社会の実現を目指して
　　竹安　栄子（京都女子大学　学長）
　提言
　　猪瀬　優理（龍谷大学社会学部　准教授）
　　川橋　範子（国際日本文化研究センター　客員教授）
　　ディスカッション
　閉会の辞
　　岩田　真美（龍谷大学ジェンダーと宗教研究センター　センター長）
　総合司会　清水耕介（龍谷大学国際学部　教授）

4．主催 / 共催　：　龍谷大学ジェンダーと宗教研究センター / 京都女子大学宗教・文化研究所

5．参加費・定員　：　無料・５００名（先着）

6．申し込み方法 ：　下記のエントリーフォームに必要事項をご記入の上、11月3日（火）までにお申し込みください。お申込み頂きました方には折り返し参加登録完了のご連絡を差し上げます。
https://forms.gle/nV3bJnT8ZZ2shd5m6

7．センター概要 ：　龍谷大学ジェンダーと宗教研究センター（GRRC）は、本学の推し進める重点強化型研究推進事業の一環として2020年4月に創設されました。本学の建学の精神に基づき、宗教による平等の理念を明らかにするとともに、そこで得られた知見によってジェンダー平等の実現に寄与することを大きな目標として掲げています。
近年、ジェンダーの視点はいかなる学問分野においても重要な分析視角であることが認識されつつありますが、宗教研究においては、その重要性が十分に共有されているとは言い難い面があります。「宗教」もまた文化や社会におけるジェンダーを作り出している点に注意を払う必要があるでしょう。その中で周辺化されてきたものが何であったのか。「誰ひとりとしてとり残さない」社会の実現のためには、女性や性的マイノリティへのまなざしを欠くことがあってはなりません。
当センターでは仏教をはじめ、キリスト教、イスラーム、民俗宗教、新宗教など、世界の諸宗教の研究を行うとともに、宗教教育や社会実践についてもジェンダーの分析視角を用いることで、新たな視座から研究活動を展開していきたいと考えています。「ジェンダーと宗教」に関わる研究者や実践者との連携や支援を通して、その成果を広く国内外に発信し、男女共同参画、ダイバーシティ推進への取り組みを進めつつ、日本初となる「ジェンダーを基軸とした宗教研究」の拠点の構築を目指します。



問い合わせ先 ：　龍谷大学世界仏教文化研究センター事務部
TEL. ：　075-343-3458　　MAIL :　grrc-toiawase@ad.ryukoku.ac.jp　
（土日祝日は閉室）

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【本件のポイント】
・2019年の龍谷大学創立380周年及び京阪電車「深草」駅の「龍谷大前深草」駅への名称変更（2019年10月1日）を記念して作られた「深草・稲荷まちあるきマップ」を活用したまちあるき企画。
・「深草・稲荷まちあるきマップ」を活用しながら、スマートフォンを片手に伏見区深草地域の魅力を探求
・京阪沿線ぶらり巡礼（京阪ホールディングス主催）企画の伏見・深草歴史ウォークの一つとして実施。実施に際しては龍谷大学政策学部只友ゼミナールが協力。

　「深草・稲荷まちあるきマップ」は2019年の龍谷大学創立380周年及び京阪電車「深草」駅の「龍谷大前深草」駅への名称変更（2019年10月1日）を記念し、深草・稲荷地域のさらなる魅力発掘を目的に龍谷大学政策学部只友ゼミの学生が地域を取材したプロジェクトの成果物です。
　本マップはQRコードからアクセスできるオンラインマップで、地域の特徴を捉えたイラスト地図、1945年当時に作成された地域の地図、そして現在の地域の地図の3つのマップから成り、昔と現在の様子をうかがい知ることができます。日本語、英語、中国語で深草・稲荷地域の歴史や名所を紹介し、地域の方や観光客など多くの方々に、深草・稲荷地域の魅力を伝えるマップとなっています。
　今般、この「深草・稲荷まちあるきマップ」も用い、京阪ホールディングスが主催する京阪沿線ぶらり巡礼の企画（一般の方向けのまちあるき企画）に只友ゼミが協力する形で、実施する運びとなりました。「深草・稲荷まちあるきマップ」の活用でまちあるきの楽しみを広く知ってもらい、まちあるきからまちづくりへの関心をお持ちいただくきっかけを作る取り組みのひとつとなることが期待されます。
　今回のテーマは、「伏見から世界を夢見る秀吉の野望が駆け抜けた伏見・深草歴史ウォーク」です。豊臣秀吉がつくった本町通り界隈、琵琶湖疏水沿いを歩きます。

１．日　時
2020年10月31日(土)　9：00―13：00
雨天決行・荒天中止

２．参加者（予定）
一般申込者（24名）、京阪ホールディングススタッフ（3名）
龍谷大学政策学部只友ゼミ生（12名）、只友景士（龍谷大学政策学部・教授）
※一般の方の申込は既に締切っており、本リリースは取材の方向けのご案内となります。
※当日は検温・手指消毒を行います。学生はＰＣＲ検査を受けた上で参加しております。

３．主催：京阪ホールディングス株式会社
　　協力：政策学部只友ゼミ

４．実施内容・スケジュール
「京阪沿線ぶらり巡礼」歴史ガイドウォーク　番外編
伏見から世界を夢見る秀吉の野望が駆け抜けた伏見・深草歴史ウォーク

09:00　藤森神社　鳥居スタート　※8:45集合
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09:20　 直違橋
　　　　↓
09:25 軍人湯
　　　　↓
　　　　極楽橋
　　　　↓
　　　　聖母女学院
　　　　↓
　　　　師団橋（五芒星）
　　　　↓
　　　　疏水沿いを歩く［救命具、三角橋（綿森橋）、犬走り］
　　　　↓
　　　　砂川橋
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10:15　 龍谷大学（休憩　スターバックス）
　　　　↓
10:45 茶碗子の井
　　　　↓
10:50 石峰寺［伊藤若冲、五百羅漢、唐門、地蔵］（20分）
　　　　↓
　　　　伏見稲荷前(通過)
　　　　↓
　　　　祢ざめ家(通過)
　　　　↓
　　　　黒門
　　　　↓
　　　　丹嘉(伏見人形)


問い合わせ先…龍谷大学 政策学部教授 只友景士

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【本件のポイント】
・龍谷大学 先端理工学部 応用化学課程の内田欣吾研究室は、光を照射することで可逆的に結晶相転位を誘起し、急速に曲がる結晶システムを発見した。この結晶相転位は、マルテンサイト相転位と呼ばれるもので、一般的には、日本刀の焼き入れなどの際にも見られる転位現象。有機結晶では2018年にアメリカで見出されている。この相転位により結晶が大きく急速に変形をすることが知られており、今回は、有機結晶中で機械のように動く分子の挙動とともに、光照射で屈曲する結晶の機構を解明した。光照射で物体を持ち上げたり、運んだりする機能を高速化することが可能で、ソフトロボットの動きの高速化への利用が期待される。
・研究の成果は、英国王立化学会旗艦ジャーナル「Chemical Science」に掲載（Webでは既に公開）

　光を照射すると屈曲する結晶は、2007年、九州大学の入江正浩 教授らにより開発され、光エネルギーを駆動力として用いる人工筋肉になりうると発表されました。この実験では、曲がる結晶に球体を接着し、光を当てると持ち上げる例が示されました。内田グループでは、物体を輸送する目的で、この曲がる結晶を基板上に並べて、光照射方向を変えることで物体をいかなる方向にも運搬しうるシステムの開発に着手しました。化合物は、入江教授らが用いたジアリールエテンの同族化合物ですが、この化合物は、内田が2004年に龍谷大学の長期海外研究員制度で2016年ノーベル化学賞に輝いたオランダのFeringa教授の研究室に1年間滞在したときに内田自身が合成した化合物です。
　この化合物は、合成時は1oRRで示すように開環構造をしていますが、紫外光を照射すると青色に着色した1cRRの構造に変わり、可視光を照射すると元の1oRRを再生する光スイッチ分子です(o: open-ring の頭文字、c: closed-ringの頭文字、Rは、側鎖の不斉中心を示す)。この化合物は、結晶状態でも光に反応します。この化合物を、昇華させることにより小さなブロードソード形の結晶が生成されます。長さ約 650μm、幅 70 μm、厚さ 3 μmです。この結晶の一方の端を固定し、図1のように紫外線を左側から照射すると、ゆっくりと右側に傾いた後、急激に左に大きく屈曲することが確認されました。最初の右側に緩やかに傾く運動が、従来の結晶中での分子の光異性に伴う結晶の膨張によるものですが、それに続く大きく素早い屈曲の原因がマルテンサイト〔単結晶―単結晶{英語でSingle Crystal Single Crystal (SCSC) }〕相転位であることを突き止めたのです。この時、起こったことは、紫外光照射で膨らんだ結晶格子の傍の結晶格子でSCSC相転位を起こしたことによることを確認しました。さらに、動画にあるように可視光（ここでは緑色の光）を照射すると表面のSCSC相転位が解除され、(d)の状態まで戻った後、緩やかに元の直線状態に戻る二段階の回復を示しました。
　我々が、昨年プレス発表した結晶が曲がることで物体を輸送した研究成果は、(a)→(b)と(d)→(e)の結晶の形状変化を利用したものであり、今回のマルテンサイトSCSC転位による(b)→(c)と(c)→(d)の光応答が、いかに高速かつ大きな変動をもたらすかわかっていただけると思います。今回の発表は、このような、高速かつ大きな変動を伴うマルテンサイトSCSC転位を光でスイッチできたということです。

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■発表論文について
英文タイトル：Photoinduced Swing of a Diarylethene Thin Broad Sword Shaped Crystal, A Study on the Detailed Mechanism
和訳： ジアリールエテンの薄いブロードソード形結晶の光照射によるスイング、その詳細なメカニズムに関する研究
掲載誌：Chemical Science, 2020, 11, https://doi.org/10.1039/D0SC05388K
URL：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/SC/D0SC05388K#!divAbstract
著者：藤本朱子、藤永典子、西村　涼、波多野絵理、河野瑠菜、永井　聖、関根あき子、服部陽平、小島優子、安田伸広、森本正和、横島　智、中村振一郎、Ben L. Feringa, 内田欣吾

■内容について
＜研究の背景＞
　近年、有機分子でミクロな機械を作ることに興味がもたれています。事実、2016年のノーベル化学賞は、「分子マシンの設計と合成」のテーマに授与されました。受賞者の一人、オランダのFeringa教授は、光で駆動する分子モーターを使って分子の四輪車を走らせました。しかし、分子の動きは小さく、単独での利用は困難です。一方、分子集合体では分子の動きが蓄積され、目に見える機能が確認できます。有機分子の集合体である結晶に紫外光を照射すると変形や屈曲現象が起こることが実際に報告されています。これらの結晶は，光エネルギーを直接、力学的パワーに変換可能なため、光駆動アクチュエーターや分子機械の構成要素としての基礎研究として注目されています。
　光照射による結晶の屈曲現象は、2007年、九州大学教授であった入江教授らによってNature誌に発表され大きな反響を呼びました。これは、結晶を構成する小さな光応答分子が、光照射により結晶の表面の分子が分子サイズの異なる異性体分子に変換され、光に当たった結晶部分だけが伸びたため、結晶が曲がるという現象が観察されました。この力は非常に大きく自重の数百倍の重さの金属球をも持ち上げることが示されました。しかしながら、この結晶の応答挙動は、比較的ゆっくりです。迅速な応答挙動が必要な場合には対応できませんでした。今回の発表は、マルテンサイトSCSC転位を使うことで、迅速な応答が可能になりました。

　内田研究室では、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、特に熱的な安定性を有するジアリールエテンという化合物を用いて光を照射して光応答する機能材料を研究してきました。ジアリールエテンは、無色の開環体と呼ばれる状態に紫外光を照射すると分子中心部が閉環し、着色した閉環体を与えます。これに可視光を照射すると元の開環体を再生します。この化合物は、光で何回も閉環・開環反応を繰り返せること、結晶状態でもフォトクロミズムができることに特徴があります。
　内田研究室では光で屈曲する結晶について2016年分子機械のテーマでノーベル化学賞を受賞したB. L. Feringa教授とも共同研究を行ってきました。今回の成果は、2004年に、龍谷大学の教員の長期海外研究員制度を利用し、内田がFeringa研究室で一年間研究してきた際に、Feringa研究室で合成した化合物の一つです。この化合物を昇華して作成した結晶は、長さ約0.5 mm、幅約10μmのサイズのブロードソード形の結晶をしています。この結晶の光で屈曲する現象は、入江教授の発表の翌年、英国王立化学会の「Chemical Communications」誌に発表していますが、その時Feringa教授から、この結晶はどの方向に曲がるのかと確認を求められました。最初は、入射光源に近づく方向に曲がるように見えましたが、一旦光源から遠ざかるように曲がり、続いて急速に接近するように曲がっていました。この結晶の屈曲メカニズムは、入江教授らの報告によるものでは説明ができません。そこで、兵庫県にある大型放射光施設SPring-8での測定を開始しました。その結果、光照射により、最初に光源から遠ざかる方向に曲がる際は、入江教授らの報告したメカニズムなのですが、そこでSCSC相転位が起こり、急速に結晶の体積が減少することで手前に大きくかつ迅速に曲がっていることが判明しました。さらに可視光を照射すると、先ほどの軌跡を逆にたどるように、二段階の屈曲を経て元の真っすぐな結晶に戻りました。

＜研究の結果＞
　今回用いたフォトクロミック化合物、ジアリールエテンの結晶の特徴は、結晶を構成する分子同士が結晶の長軸方向に分子間水素結合により連結されていることです。その水素結合のため、昇華により結晶が、その方向に成長するということが挙げられます。
　ただ、今回難しかったのは、長さ約 650 μm、幅 70μm、厚さ 3 μm　の小さな結晶中で、何が起こっているかを知ることでした。通常の単結晶X線構造解析装置では解析できず、ついに大型放射光施設SPring-8を使うしか手がありませんでした。
　その結果、紫外光を照射してしばらくすると回折点が2倍に増えており、SCSC相転位が起こっていることを確認できました（参考図１）。この時の結晶構造は（参考図２）にあるように、紫外光照射前のPhase Iの状態から、結晶格子の角度が変わるとともに、隣接する結晶格子の対称性が悪くなったPhase IIに変わっていることが確認できました。その理由は、（参考図３）にあるように隣接する結晶格子のフェニル基が異なる回転角を取るように回り、結晶格子の体積が減少していることも分かりました。可視光を照射すると、すべてのデータは、元のPhase Iのものに戻りました。可逆性のあるマルテンサイト転位の特徴です。このような、光照射により、大きな結晶の形状変化をともなうマルテンサイト転位をスイッチングでき、その現象を分子レベルで追跡したのは世界初の成果です。

＜研究の意義と今後の展開＞
　現在、金属を使って作られるロボットに対して、柔らかい材料をつかった「ソフトロボット」の開発が進められています。光で屈曲する結晶も、ソフトロボットの有力候補ですが、応答が緩やかです。今回の光応答システムは、その欠点を克服する一つの回答を示したものであります。昨年、我々がプレス発表したゾウリムシの繊毛運動をまねた物質輸送システムも緩慢な動きしかできませんでした。このような、機構解明による、新機軸の提案なしに技術革新はできないと思われます。
　今回の論文は、世界的に例を見ない新しいものであるため、英国王立化学会がFlagship Journal（旗艦論文誌）と位置付けたChemical Science 誌 から掲載受諾と同時に表紙作成のオファーを頂きました。このことは、この成果が学会から高い評価を受けたことを意味しています。

＜参考図＞

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■画像について
・図に使用した写真等のデータがあります。使用の際は以下からダウンロードください。
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/SC/D0SC05388K#!divAbstract

（問い合わせ先）
＜研究に関する問い合わせ先＞　
龍谷大学先端理工学部応用化学課程・教授　内田 欣吾
研究室Tel： 077-543-7462　　
E-mail：　uchida@rins.ryukoku.ac.jp
＜担当部局＞　
龍谷大学 研究部（瀬田） 担当者 石丸湖美・田中敦
Tel：077-543-7742
E-mail：　setaken@ad.ryukoku.ac.jp

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