[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

光で形を変える結晶

皆さんは、“結晶”というと、どういうものを頭に思い浮かべますか?

水晶・ルビー・ダイヤモンドよろしく、鉱物のようなイメージでしょうか。それとも、雪の六角結晶が真っ先に浮かぶでしょうか。人によっては、小学校の科学クラブで作る大きなミョウバンのようなものかもしれません。

いずれにせよ「結晶=カチカチの固まり」というイメージは、およそ万人に共通のものだと思えます。

しかし化学の世界は、いつも我々の考えている一歩先を行きます。

最近、化学者たちは、「光照射によって変形する結晶」[1]を作り出すことに成功しました。今回はそれを紹介します。


ジアリールエテン結晶の可逆変化[2]


photo_crystal_2.gifphoto_crystal_3.jpg

 

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]

 

photo_crystal_1.gif photocrystal_6.gif

 

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?

 

関連書籍

関連論文

  1. Review: Garcia-Garibay et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 8945. DOI : 10.1002/anie.200702443
  2. (a) Irie, M.; Kobatake, S.; Horiuchi, M. Science 2001, 291, 1769. DOI: 10.1126/science.291.5509.1769 (b) Kobatake, S.; Takami, S.; Muto, H.; Ishikawa, T.; Irie, M. Nature 2007, 446, 778. doi:10.1038/nature05669
  3. Kashima, H.; Ojima, N.; Uchimoto, H. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6890. doi:10.1021/ja8098596

 

外部リンク

The following two tabs change content below.
cosine

cosine

博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。 関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。 素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. ケムステイブニングミキサー2016を終えて
  2. 大学院生のつぶやき:UCEEネット、ご存知ですか?
  3. Google Scholarにプロフィールを登録しよう!
  4. 第10回次世代を担う有機化学シンポジウムに参加してきました
  5. 手術中にガン組織を見分ける標識試薬
  6. ナイトレンの求電子性を利用して中員環ラクタムを合成する
  7. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」③(解答編…
  8. 標的指向、多様性指向合成を目指した反応

コメント

  1. この記事へのコメントはありません。

  1. この記事へのトラックバックはありません。

注目情報

ピックアップ記事

  1. 求核的フルオロアルキル化 Nucleophilic Fluoroalkylation
  2. ジアゾメタン diazomethane
  3. 高選択的なアルカンC–H酸化触媒の開発
  4. 化学者に役立つWord辞書
  5. 2006年度ノーベル化学賞-スタンフォード大コンバーク教授に授与
  6. ポーソン・カーン反応 Pauson-Khand Reaction
  7. 光学活性ジペプチドホスフィン触媒を用いたイミンとアレン酸エステルの高エナンチオ選択的 [3+2] 環化反応
  8. 化学パズル・不斉窒素化合物
  9. トップリス ツリー Topliss Tree
  10. 武田薬品、週1回投与の骨粗鬆症治療薬「ベネット錠17.5mg」を発売

注目記事

関連商品

注目情報

試薬検索:東京化成工業



注目情報

最新記事

バイエルスドルフという会社 ~NIVEA、8×4の生みの親~

Tshozoです。女装とかそういう趣味は無いのですが嫁さん(実在)に付き合って化粧品コーナを回ること…

化学系プレプリントサーバー「ChemRxiv」のβ版が運用開始

2017年8月14日、米国化学会(ACS)は、化学分野のプレプリントサーバー“ChemRxiv”のベ…

光触媒で人工光合成!二酸化炭素を効率的に資源化できる新触媒の開発

第115回のスポットライトリサーチは、東京工業大学 理学院 化学系 博士後期課程2年の栗木 亮さんに…

誰も教えてくれなかった 実験ノートの書き方 (研究を成功させるための秘訣)

概要悪い例とよい例を比較しながら,実験ノートを具体的にどう書けばよいのかを懇切丁寧に説明する…

神経変性疾患関連凝集タンパク質分解誘導剤の開発

第114回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院薬学系研究科博士後期課程2年の山下 博子(やまし…

銀イオンクロマトグラフィー

以前、カラムクロマトグラフィーの吸引型手法の一つ、DCVCについてご紹介致しました。前回は操作に…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP