ジアリールエテン分子の開発者でもある、九州大学・入江らによる報告。上のようなopen構造を持つ分子は、紫外線(UV)照射により閉環し、closed型に変化します。逆に可視光をあてると開環し、元のopen型に戻ります。

この分子の単結晶にUVを照射すると、結晶形が長方形からひずんで菱形へ変化します。可視光を照射すれば元の長方形結晶に戻ります。

NatureのSupplementary Infoのページで動画を見ることができます。じわりじわりと色と共に形が変わっていく様子が良く分かります。

この分子の結晶構造は、二つのフェニル基を結ぶ軸がc軸とほぼ並行になるようなパッキングになっています。openとcloseでは、二つのフェニル基を結ぶ軸とほぼ並行な軸で、もっとも分子の伸び縮みが大きくなります。このため、c軸方向の伸縮度が最大となります。

ジアゾベンゼン結晶の可逆変化^[3]

愛媛大学の小島らによる報告。光応答性分子ジアゾベンゼンは光照射により、シス-トランス異性がおこることはあまりにも有名です。

この単結晶に光を照射すると、上図のように薄い結晶がロールします。光を切って放っておくと、元の形に戻ります。

これもJACSのSupporting Informationのページにて、動画(AVI形式)を見る事が出来ます。かなり応答が速く、光を照射することで結晶が大きく曲がる様子が見て取れます。100回以上の繰り返し照射を行っても問題なく応答したそうです。

これらは、分子レベルの変化が肉眼で観測可能なマクロスコピックレベル(結晶形)にまで影響しているという、大変面白い例です。

「単に光で変化する分子を結晶化させて光を当てるだけなら、このような現象が観測できるのは当然では？」と考えてしまうかも知れません。しかし、こういう性質を持った結晶は現在でもきわめて稀な例です。

分子の形が変化すれば、普通はパッキング構造が安定でなくなり、結晶性が崩れてしまうものです。結晶性を保ったままに形状変化をおこすには、分子間の相互作用と分子構造の変化量が適切で、かつ全ての分子がほぼ同時・均一に変化しないといけません。アゾベンゼンのような大きな構造変化を起こす分子が、結晶状態でも繰り返し応答するというのは、かなり驚くべき現象といえます。

このような研究は、分子アクチュエータ・分子機械の実現に向けた基礎となりうることが期待されています・・・が、何に使えるかなどという世知辛い議論を横に置いても、ぼーと眺めてるだけでもなんだか楽しくなって来る気がしませんか？

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