VOCの気体分子は固体にどう取り込まれるのか――分子性結晶の大きさによって相転移・再結晶・潮解という異なる挙動を示すことを実証――

2026-10-01 東京大学

東京大学生産技術研究所などの研究グループは、揮発性有機化合物(VOC)の一種であるクロロホルム蒸気を、発光性レニウム錯体の分子性結晶が取り込む過程を詳細に観察した。共焦点レーザー顕微鏡と単結晶X線構造解析を組み合わせ、結晶の大きさによって、取り込み後の挙動が異なることを実証した。50マイクロメートル以上の大きな結晶では、1万個以上の分子が協同してクロロホルムを取り込み、結晶構造が変化する相転移が起こった。一方、2~10マイクロメートルの結晶では再結晶が進行し、2マイクロメートル以下ではクロロホルムを取り込んで液体化する「有機潮解」が生じた。これらの違いは、結晶の体積に対する表面積の比率によって説明できる。成果は、気体分子が固体へ取り込まれる仕組みの理解を深めるとともに、VOCに応答して構造や発光特性が変化するセンシング材料や機能性「ソフトクリスタル」の開発につながると期待される。

VOCの気体分子は固体にどう取り込まれるのか――分子性結晶の大きさによって相転移・再結晶・潮解という異なる挙動を示すことを実証――
分子性結晶が蒸気のクロロホルム分子を取り込みながら相転移・再結晶・潮解が起こる

<関連情報>

有機蒸気によって誘発される分子結晶の微視的挙動 Organic Vapor-Induced Microscopic Behaviors in Molecular Crystals

Xiao Ma, Kyoko Enomoto, Yuki Matsuda, Masaaki Abe, Kazuyuki Ishii
Small  Published: 30 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/smll.75743

ABSTRACT

Understanding and controlling the phase transitions of molecular crystals remain one of the most challenging, important issues in molecular science and technology. In this study, confocal laser microscopy and single-crystal X-ray diffraction were used together to observe an organic vapor-induced single-crystal-to-single-crystal phase transition of fac-[Re(CO)3Br(ppt)] (ppt = 2-pyridyl-4-phenylthiazole) crystals. The inclusion of CHCl3 vapor molecules induced dynamic, microscopic, cooperative single-crystal-to-single-crystal phase transition processes in > 50 µm-sized non-solvated crystals. CHCl3 vapor exposure caused recrystallization of 2–10 µm-sized crystals, whereas CHCl3 vapor-induced deliquescence was observed for ≤2 µm-sized crystals. These findings deepen scientific understanding of solid-state phase transitions at the molecular level.

0502有機化学製品
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