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材料:光照射による分子結晶の高速かつ可逆的な形状変化

Nature 446, 7137 doi: 10.1038/nature05669

外部刺激に応答して形状や大きさを可逆的に変える材料を利用したアクチュエーターの開発は、ここしばらく関心を集めてきている。光応答性材料では、アクチュエーターに直接触れることなく遠隔操作できることから、ことさら興味深い可能性をもっている。これらの材料の光応答は、構成分子の光異性化(典型的にはアゾベンゼン分子のトランス-シス異性化)に基づいており、分子構造変化によってバルク材料が変形する。この効果を利用して光変形する高分子膜やゲルが作られてきたが、これらの系の応答は比較的遅い。今回我々は、大きさ10〜100マイクロメートルのジアリールエテン系分子結晶が、紫外光と可視光によって形状と大きさの高速かつ可逆的な巨視的変化を示すことを報告する。紫外光を照射すると、1,2-ビス(2-エチル-5-フェニル-3-チエニル)ペルフルオロシクロペンテンの単結晶は正方形から菱形へと変化し、1,2-ビス(5-メチル-2-フェニル-4-チアゾリル)ペルフルオロシクロペンテンの長方形単結晶は約5〜7パーセント収縮する。変形した結晶は熱的に安定であり、可視光を照射すると元の形に戻る。また、これらの結晶は約25マイクロ秒で(すなわちアゾベンゼン系高分子系の応答時間よりも約5桁速く)応答し、微小物体を移動できることも見いだしている。したがって、これらの材料は光駆動アクチュエーター材料として有望である。

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