東工大、有機結晶が光で溶けるメカニズムを解明

東京工業大学(東工大)は6月19日、有機結晶が光で融解するメカニズムを放射光X線による結晶構造観察で突き止めたと発表した。

同成果は、同大大学院 理工学研究科の星野学研究員、腰原伸也教授らによるもの。産業技術総合研究所(産総研)の則包恭央主任研究員、阿澄玲子グループ長、高エネルギー加速器研究機構(KEK)の足立伸一教授と共同で行われた。詳細は、米国化学会誌「Journal of the American Chemical Society」のオンライン版に掲載された。

今回、対象とした長鎖アルキル基を有したアゾベンゼン誘導体が、"アゾベンゼンが整列した領域"と"長鎖アルキル基が結晶内で激しく運動している領域"の2領域が共存した特異な結晶構造をしていることを明らかにした。さらに、この結晶に紫外光を照射すると、アゾベンゼンが光異性化反応を起こして整列が壊れ、結晶中にもかかわらず液体のように激しく運動している長鎖アルキル基の領域と均一化されることで、融解が起こることを解明した。この結晶構造観察は、放射光X線を利用した単結晶X線構造解析であり、実験室系では得られないX線回折データを高精度に集めることによって実現したという。

通常、結晶を融解させるには室温以上に加熱する必要があるが、光照射という簡便な手段で結晶融解を実現できる技術を利用すれば、有機材料の成形・加工の生産コストを大幅に削減できる。今回の研究は、光照射による融解技術を産業化するための分子材料設計方針を提供するものであると説明している。