オルトフェノールを基盤とした新規二重らせん力感受性色素ISO-ABPXを設計・合成し、ポリウレタン(PU)および二重ネットワークエラストマー(PMA-PU)における光致変色および力致変色挙動とその機構を体系的に研究した。研究の結果、365 nmの紫外線照射または外圧下において、ISO-ABPXは単一らせん環の開環反応のみを起こし、開閉状態(ISO-ABPX_OC)を生成し、520および557 nmに特徴的な吸収帯を示すとともに、592 nmで蛍光が顕著に増強することが明らかになった。二番目のらせん環は光および力刺激下でいずれも安定し、開環しにくい。二重ネットワーク構造(PMA-PU)の構築により、材料の光致変色応答は著しく抑制される一方、力致変色挙動は依然として顕著であり、その刺激応答の選択性が示された。また、ISO-ABPX@PU系は40 ℃加熱後に可逆的に初期閉環状態に回復し、良好な循環使用性を有することも示された。理論計算(CoGEF)により、らせん環のC―N結合を切断するのに必要な力が約4.37 nNであることが明らかになり、エネルギー面で実験で観測された単一らせん開環経路を支持した。本研究は、二重らせん力応答分子の構造タイプを拡大するとともに、可逆的かつ多態的な応答特性を有するスマート機械センシング材料の開発に向けた新たな分子設計戦略と実験的基盤を提供するものである。

二重らせん力感受性色素;ポリマー力化学;力致変色;光致変色;二重ネットワークエラストマー