2010B1861

BL19B2

新規センシング材料を指向するジフェニルアントラセンスルホン酸塩
包接結晶の粉末 X 線回折による相転移解析
Analysis on Phase Transformation of Diphenylanthracene Sulfonates
Complex for Novel Sensing Devices using Powder X-ray Diffraction
藤内 謙光 a, b, 久木 一朗 a, 山本 淳志 a, 蛭川 智史 a
Norimitsu Tohnaia,b, Ichiro Hisakia, Atsushi Yamamotoa, Tomofumi Hirukawaaaa

大阪大学大学院工学研究科, bJST さきがけ
Graduate School of Engineering, Osaka University, bJST PRESTO

ジフェニルアントラセンジスルホン酸アミン塩㻔BSPA㻕をホストフレームワークに用い、ゲストの吸着・脱離にともなうフレームワークの動的な構造変化の精密な定性・定量的な解析、および吸着脱離のメカニズムの解明を放射光を用いて行った。これにより、これまで知られていなかったずり応力による相転移が発見された。
キーワード：

多孔質材料、結晶相転移、蛍光発光、センシング材料

背景と研究目的：多孔性のホストフレームワーク（ゼオライト、金属-有機フレームワーク㻔MOF㻕、あるいは有機多孔性物質など）
は、内部のチャネル状や網目状の空孔に物質を内包することができる特性から、遷移金属などを担持させた不均一触媒への応用、水素や二酸化炭素などのガスの貯蔵材料や選択的透過フィルターへの応用、あるいは有害な特定の有機溶媒や化学物質の吸着・センシング材料への応用など、重要な構造体であると知られてきている。特に近年、発光（蛍光やりん光）性の有機化合物を用いたホストフレームワークの構築が活発に行われている理由は、化学物質のフレームワークへの吸着・脱離が、発光の色調や強度として容易に判別表示出来る利点からである。
常温常圧の条件下で特定の化学物質を選択的に吸着し、しかも、その吸着状態の判別表示が可能なスマート材料の創出は、基礎科学分野のみならず、産業分野にとっても広範な実用性を念頭に期待されるものである。
これまで我々は有機結晶をもちいた発光制御に関する研究を行ってきた[1-3]。さらに得られた知見を元に、ジフェニルアントラセンジスルホン酸アミン塩㻔BSPA 図 1a㻕をホストフレームワークに用い、特定の有機物（ゲスト）を選択的に吸着して蛍光発光変化・呈色応答を示す特定化学物質のセンシング材料の開発を目指した。本研究では、ゲストの吸着・脱離にともなうフレームワークの動的な構造変化の精密な定性・定量的な解析、および吸着脱離のメカニズムの解明を行う。これらの実験は、効率的なセンシング材料のデザイン・合成を行うために必要不可欠である。
実験：
我々はこれまでに、互いに構造転移を起こす 3 つの結晶形の結晶構造を、単結晶 X 線構造解析によって明らかにしている。しかし、これらの結晶形間での動的な転移過程は未だ明らかではない。今回の実験では、BSPA アミン塩の粉末結晶の精密な構造転移過程を放射光利用の粉末 X 線回折によって昇温・冷却に伴う相転移構造変化のメカニズムを明らかにし、センシング材料の設計へと展開する。我々の研究室でも粉末 X 線回折装置を保有してはいるが、温度変化の各段階において迅速に、かつ高い分解能を保持して測定するためには、放射光を用いた SPring-8 での測定が不可欠である。実験装置には大型デバイシェラーカメラ・IP を使用した汎用粉末回折データ測定システムを使用した。長い軸の結晶格子が 30 Å 程度である結晶形が推定されたため、回折ピークの分離を考慮して測定波長は 1.3 Å、露光時間は各温度点 5 分とし、代表的な温度点については、構造解析を目的とする精密測定を指向して１時間の長時間露光を行った。
BSPA アミン塩を 1,4−ジオキサンから再結晶した 1,4−ジオキサン包接結晶㻔Form I㻕および
Form I を加熱処理した Form III の粉末結晶 2 種類㻔20 mg㻕をそれぞれ、直径 0.3 mm のリンデマン

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