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【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所　教授　芥川智行

【発表のポイント】

• 有机分子の分子设计と固体中の分子配列制御により、新规なハイブリッド材料を开発しました。
• 新たに开発したハイブリッド材料が、固体状态で外部电场に応答して分极状态がスイッチングする强诱电体^（注１）であり、かつ、光照射により固体状态で光反応性を実现し、分子构造の変换が可能であることを実証しました。
• 固体状态での光応答性と强诱电性の実现は、高密度な电场－光メモリとしての応用が期待されます。

【概要】

有机分子の中には、光に応答して分子构造が変化したり、化学反応を生じたりする性质を持つ物质があります。一般にこれらの変化や反応は溶液中で起こりますが、适切な分子配列の制御を行うことで固体の分子集合体中においてもその実现が可能になります。分子集合体の中の分极构造が反転运动するダイナミクスは、不挥発性メモリ^（注２）の动作原理でもある强诱电体の実现に不可欠で、その分子设计には、极性构造の设计と外部电场に応答可能な柔らかな结晶格子の実现が重要となります。一方で固体中の光反応性と强诱电性の共存は、极めて緻密な分子设计と分子配列制御が必要であることから、これまでは実现されていませんでした。

东北大学多元物质科学研究所の张云雅大学院生（研究当时、大学院工学研究科）と芥川智行教授は、信州大学学术研究院理学系の武田贵志准教授との共同研究により、有机合成化学と超分子^（注３）化学の手法を用いて固体中の个々の分子配列を正确に制御することで、これまでに不可能と考えられてきた复数の机能をハイブリッド化することに成功しました。本研究成果により、光と电场の両者に外部応答可能な多重记忆性の电场－光メモリ素子の実现に向けた分子设计の指针が得られました。本成果は、次世代有机エレクトロニクスの机能制御のための技术开発に新たな可能性を拓くと期待されます。

本研究成果は米国現地時間の2025年2月24日、科学誌Journal of the American Chemical Societyにてオンライン掲載されました。

図1．本研究で用いた强诱电体ユニットと光反応性ユニットの両者を有するスチルベン分子颁14厂顿础の化学构造。

【用语解説】

注1. 強誘電体：外部に電場がなくても双極子モーメントが整列しており、かつその方向が外部電場に対して反転できる物質です。双極子モーメントが自発的に整列した状態が強誘電状態でランダムな状態が常誘電体となり、温度により常誘電体－強誘電体相転移を示します。

注2. 不揮発性メモリ：電場－分極曲線のヒステリシス（履歴）現象に依存した正負の残留分極をデジタルデータの1と0に対応させたメモリであり、電場を切ってもメモリ状態が保持されます。

注3. 超分子：超分子は水素結合などの共有結合とは異なる分子間の弱い相互作用により形成する分子集合体構造であり、化学の分野において多様な構造形成や機能発現に利用されています。

【论文情报】

タイトル：Photodimerization of Ferroelectric N, N'-Ditetradecyl-stilbenediamide Derivative
著者：Yunya Zhang, Takashi Takeda and Tomoyuki Akutagawa*
*責任著者：东北大学多元物质科学研究所 教授　芥川智行
掲載誌：Journal of the American Chemical Society
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详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学多元物质科学研究所
教授　芥川 智行（あくたがわ ともゆき）
TEL: 022-217-5653
Email: akutagawa*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学多元物质科学研究所 広報情報室
TEL: 022-217-5198
Email: press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）