アゾベンゼン系アモルファス分子材料を含む複合材料の新機能
メタデータ

言語: Japanese
出版者:
公開日: 2017-05-19
キーワード (Ja):
キーワード (En):作成者: 市川, 涼児
メールアドレス:
所属:URLhttps://doi.org/10.15118/00009191

イチカワ氏名

学 位 論 文 題 目市川

リョウジ

涼児

アゾベンゼン系アモルファス分子材料を含む複合材料の新機能論 文 審 査 委 員

主査

教授

中野英之教授

上道芳夫

准教授

飯森俊

文

論文内容の要旨
アゾベンゼン誘導体は一般に鮮やかな色彩を示すことから、古くから染料として応用されてきた。また、アゾベンゼン誘導体の多くは光照射によって trans-cis 光異性化反応に基づくフォトクロミズムを示すことも知られている。ごく最近では光照射下で分子レベルで動く trans-cis 光異性化反応がマクロな運動や変形に導かれるフォトメカニカル効果に関する研究も活発に行われている。このように、アゾベンゼ
ン誘導体は様々な光機能性を有することから単独系での検討が進められてきたが、アゾベンゼン以外の材料と組み合わせることにより、さらに新たな機能の発現につながると期待される。本研究では、中野英之研究室でこれまでに研究が進められてきたアゾベンゼン系アモルファス分子材料を様々な材料と組み合わせた複合材料を対象として、機能の開拓とメカニズムの解明を行った 。
本論文は、序論、本論三章および総括から構成されている。第一章では、アゾベンゼン系アモルファス分子材料に四級塩を複合したアモルファス薄膜を取り上げ、加熱処理だけでなく光照射によって相分離に基づく散逸的なパターンを形成できることを示した。また、光誘起相分離とアゾベンゼン系アモルファス分子材料が示す光誘起物質移動を組み合わせることによって、光不活性な四級アンモニウム塩の表面レリーフ回折格子を形成できることを示した。第二章では、ポリ酢酸ビニルとアゾベンゼン系アモルファス分子材料との複合膜について検討し、ドメインに 光照射を行うと照射したレーザー光の偏光方向に向かってドメインが引き伸ばされるように変形する挙動を明らかにした。第三章では、アゾベンゼン系アモルファス分子材料と p-トルエ ンスルホ ン酸を複合した膜 を取 り上げ、この膜に 息を 吹き掛けると、膜の色が可逆的に変化することを見出した。また、この色彩の変化が、アゾベンゼ

ン系アモルファス分子材料のプロトン化と、水分の影響による脱プロトン化に基づくことを示した。総括では、本論文で取り上げたアゾベンゼン系アモルファス分子材料の複合材料の示す機能をまとめ、アゾベンゼン系アモルファス 分子材料の複合材料としての可能性を述べた。

ABSTRACTA variety of azobenzene derivatives have been used as dyes due to their vivid colors.
Azobenzene derivatives are also known to exhibit photochromism based on trans -cis
isomerization reactions. Very recently, several polymeric and molecular materials based onazobenzene

havebeenreportedtoexhibit

photomechanicaleffectssuchasphotomechanical bending and photoinduced surfaced relief grating (SRG) formation. Thus,
azobenzene-based materials are attracting attention from the viewpoints of fundamental
sciences and practical applications. In contrast to azobenzene-based single component
system, hybrid systems of azobenzene-based materials with other functional materials areexpected to provide novel functional materials w ith synergetic effects. Therefore, newhybrid systems of azobenzene derivatives have been prepared and their properties andfunctions have been investigated in the present study.
The thesis is composed of general introduction, three chapters , and general summary.
In chapter 1, the hybrid systems of azobenzene based amorphous molecular materials andquaternary salts were investigated. It was found that these hybrid films underwent phaseseparation not only by heat treatment but also by photo irradiati on. In addition, SRG
formation of photochemically inert quaternary salt was achieved by combination ofphotoinduced phase separation and mass transport. In chapter 2, the hybrid systems ofazobenzene-based amorphous molecular materials and polyvinyl acetat e were investigated.
It was found that domain structures of the phase separated films were deformed upon
irradiation with polarized laser beam to obtain a variety of structures upon different
experimented conditions. In chapter 3, the hybrid systems of azobenzene-based amorphous
molecular materials and p-toluene sulfonic acid were investigated. It was found that thespin-coated film exhibited reversible color change in response to exhaled breath. Thiscolor change was suggested to be due to protonation to t he azobenzene-based material anddeprotonation by the effect of moisture. The present studies revealed that theazobenzene-based amorphous molecular materials are the promising candidates to provide
novel intelligent hybrid systems.

論文審査結果の要旨
アゾベンゼン誘導体は一般に鮮やかな色彩を示すことから、古くから染料として応用されてきた。また、アゾベンゼン誘導体の多くは光照射によってtran s － c is 異 性 化 反 応 に 基 づ く フ ォ ト ク ロ ミ ズ ム を 示 す こ と も 知 ら れ て い る 。
ご く 最 近 で は 光 照 射 下 で 分 子 レ ベ ル で 動 く trans － cis 光 異 性 化 反 応 が マ ク ロな運動や変形に導かれるフォトメカニカル効果に関する研究も活発に行われている。このように、アゾベンゼン誘導体は様々な光機能性を有することから単独系での検討が進められてきたが、アゾベンゼン以外の材料と組み合わせることにより、さらに新たな機能の発現につながると期待される。本研究では、当研究室でこれまでに研究を進めてきたアゾベンゼン系アモルファス分子材料を様々な材料と組み合わせた複合材料を対象として、機能の開拓とメカニズムの解明を行った。
本論文は、序論、本論三章および総括から構成されている。第一章では、アゾベンゼン系アモルファス分子材料に四級塩を複合したアモルファス薄膜を取り上げ、加熱処理だけでなく光照射によって相分離に基づく散逸的なパターンを形成できることを示している。また、光誘起相分離とアゾベンゼン系アモルファス分子材料が示す光誘起物質移動を組み合わせることによって、光不活性な四級アンモニウム塩の表面レリーフ回折格子を形成できることを示している。第二章では、ポリ酢酸ビニルとアゾベンゼン系アモルファス分子材料との複合膜について検討し、ドメインに光照射を行うと照射したレーザー光の偏光方向へ向かってドメインが引き伸ばされるように変形する挙動を明らかにしている。第三章では、アゾベンゼン系アモルファス分子材料とp-ト ル エ ン ス ル ホ ン 酸 を 複 合 し た 膜 を 取 り 上 げ 、こ の 膜 に 息 を 吹 き か け る と 、膜の色が可逆的に変化することを見出している。また、この色彩の変化が、アゾベンゼン系アモルファス分子材料のプロトン化と、水分の影響による脱プロトン化に基づくことを示している。総括では、本論文で取り上げたアゾベンゼン系アモルファス分子材料の複合材料の示す機能をまとめ、アゾベンゼン系アモルファス分子材料の複合材料としての可能性を述べられている。
本論文であげられた成果は、有機機能材料化学の分野の発展に大きく寄与すると期待され、工学上きわめて有益である。よって、本論文は博士論文に値すると認められる。