[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

[スポンサーリンク]

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

[amazonjs asin=”4621079913″ locale=”JP” title=”有機化合物結晶作製ハンドブック 原理とノウハウ”]

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

Avatar photo

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。国立大学教員→国研研究員にクラスチェンジ。専門は有機合成化学、触媒化学、医薬化学、ペプチド/タンパク質化学。
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. 有機ホウ素化合物を用いたSNi型立体特異的β-ラムノシル化反応の…
  2. 第三回ケムステVシンポ「若手化学者、海外経験を語る」開催報告
  3. Dihydropyridazinone環構造を有する初の天然物 …
  4. 第3回「Matlantis User Conference」
  5. 「リジェネロン国際学生科学技術フェア(ISEF)」をご存じですか…
  6. NIMSの「新しいウェブサイト」が熱い!
  7. 元素のふしぎ展に行ってきました
  8. 元素ネイルワークショップー元素ネイルってなに?

注目情報

ピックアップ記事

  1. 徒然なるままにセンター試験を解いてみた
  2. クノール キノリン合成 Knorr Quinoline Synthesis
  3. 2010年人気記事ランキング
  4. NMR が、2016年度グッドデザイン賞を受賞
  5. アセチレン、常温で圧縮成功
  6. ウィリアム・ノールズ William S. Knowles
  7. 科学カレンダー:学会情報に関するお役立ちサイト
  8. メリークリスマス☆
  9. ピエトロ・ビギネリ Pietro Biginelli
  10. 【環境・化学分野/ウェビナー】マイクロ波による次世代製造 (プラ分解、フロー合成、フィルム、乾燥、焼成)

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2009年7月
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031  

注目情報

最新記事

新発想の分子モーター ―分子機械の新たなパラダイム―

第646回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院理学研究院化学部門 有機反応論研究室 助教の …

大人気の超純水製造装置を組み立ててみた

化学・生物系の研究室に欠かせない超純水装置。その中でも最も知名度が高いのは、やはりメルクの Mill…

Carl Boschの人生 その11

Tshozoです。間が空きましたが前回の続きです。時系列が前後しますが窒素固定の開発を始めたころ、B…

PythonとChatGPTを活用するスペクトル解析実践ガイド

概要ケモメトリクスと機械学習によるスペクトル解析を、Pythonの使い方と数学の基礎から実践…

一塩基違いの DNA の迅速な単離: 対照実験がどのように Nature への出版につながったか

第645回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院工学系研究科相田研究室の龚浩 (Gong Hao…

アキラル色素分子にキラル光学特性を付与するミセルを開発

第644回のスポットライトリサーチは、東京科学大学 総合研究院 応用化学系 化学生命科学研究所 吉沢…

有機合成化学協会誌2025年2月号:C–H結合変換反応・脱炭酸・ベンゾジアゼピン系医薬品・ベンザイン・超分子ポリマー

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2025年2月号がオンライン公開されています。…

草津温泉の強酸性硫黄泉で痺れてきました【化学者が行く温泉巡りの旅】

臭い温泉に入りたい!  というわけで、硫黄系の温泉であり、日本でも最大の自然温泉湧出量を誇る草津温泉…

ディストニックラジカルによる多様なアンモニウム塩の合成法

第643回のスポットライトリサーチは、関西学院大学理工学研究科 村上研究室の木之下 拓海(きのした …

MEDCHEM NEWS 34-1 号「創薬を支える計測・検出技術の最前線」

日本薬学会 医薬化学部会の部会誌 MEDCHEM NEWS より、新たにオープン…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP