米乐m6官方网站（AIST；所长：Ryoji Chubachi）分子组装组（组长：安住丽子）的 Yasuo Norikane（高级研究员）等人发现了一种现象，即具有偶氮苯简单结构的有机物质晶体在玻璃板上移动，同时改变形状为光照射的结果。此外，研究人员观察到，当晶体放置在垂直放置的玻璃板上时，晶体会沿垂直方向升起。

发现的现象是，放置在市售玻璃板上的偶氮苯（衍生物）晶体，当从不同方向同时照射使晶体液化的紫外光和使晶体凝固的可见光时，会发生移动。由于晶体远离紫外光源运动，因此可以控制晶体运动的方向。而且，这种现象不需要对玻璃板进行特殊的表面处理或特殊的光源，例如激光。晶体通过光照射在固体基质上发生转变和移动的现象此前尚未有报道。未来，预计将应用于阀门以及微观水平上的物质和物体的运输。

这项研究的详细信息发表在英国科学杂志上，自然通讯，2015 年 6 月 18 日。

光引起晶体移动现象的示意图（左）和显微照片（右）

近年来，为了节省能源和自然资源、降低成本，各个工业领域都在追求设备的小型化。沿着这些思路，超小型化的微型机器和微型工厂等被提出。为了实现这些目标，不仅必须使现有零件和装置小型化，而且还必须开发新的技术和机制。特别是，移动物体和物质的技术的发展非常重要。对于弯曲、拉伸/收缩和振动物体，使用MEMS、聚合物和光致变色化合物的致动器是已知的。另一方面，物体和物质的运输涉及许多问题。过去，虽然光照射已被用来在固体表面上移动液滴和固体，但移动它们的方法存在问题，因为它们需要对基材进行独特的表面处理、光照射的精确控制以及激光作为光源。

AIST 开发了仅通过光照射即可从固体变为液体的有机材料 (AIST 新闻稿，2010 年 12 月 2 日)和可通过光照射反复液化和固化的材料(AIST 新闻稿，2012 年 4 月 6 日)。偶氮苯是一种典型的光致异构化化合物，但是虽然溶液中的光致异构化是众所周知的，但晶体固态中的光致异构化仍然不清楚。自从利用偶氮苯的光异构化，开发出通过光照射发生液化、凝固（结晶）现象的有机化合物以来，日本产业技术研究院为了揭示该现象的机理并开发应用技术，对各种分子结构的偶氮苯衍生物进行了研究，并通过该研究的结果得出了目前的发现。

这项研究得到了日本学术振兴会科学研究补助金“利用光致变色反应的平版印刷方法的开发及其在有机电子中的应用（23760680）”和佳能基金会“工业基础设施创建补助金”计划的部分支持。

本研究主要集中在3,3'-二甲基偶氮苯（DMAB），一种分子结构简单的偶氮苯衍生物。该化合物在室温下为晶体（反式熔点：53℃），但在紫外线（波长365nm）照射下，会发生从反式到顺式的光异构化，从而液化。另一方面，通过可见光（波长：465 nm）照射，发生从顺式到反式的光异构化，DMAB结晶。当玻璃板上的DMAB晶体（尺寸：数十μm；厚度：数μm）从相反方向用倾斜的紫外线和可见光照射时，晶体会远离紫外线（图1）。晶体运动的速度根据光的强度和角度而变化。例如，当紫外线和可见光以200 mW cm的强度照射时^-2和 50 mW cm^-2分别为45度角时，晶体的平均移动速度为18μm/min。在实验中，使用一般光化学实验中使用的LED和高压汞灯作为光源，并且使用市售的盖玻璃作为玻璃板。既不需要激光等特殊光源，也不需要经过表面处理的基材。并且，光线照射到了整个水晶上。无需控制光线使其仅照射晶体的一部分等

图1：光引起晶体移动的现象 该现象的示意图（左）和显微照片（右）

所发现的移动现象只有当两束光同时照射到晶体上时才会发生。具体地，即使当用光照射完全液化的液滴时，也没有观察到它移动。另外，仅用紫外光或仅用可见光照射的晶体不移动。此外，光强度的平衡也很重要（图2）。

当尝试在垂直放置的玻璃基板上移动晶体时，晶体也能够爬上墙壁表面（垂直移动）（图3）。

需要进一步的研究来充分揭示晶体运动现象的详细机制，但相对于运动方向，晶体的运动被认为是由于晶体后方发生液化和前方发生凝固的结果。为了研究该现象的普遍性，研究人员研究了分子结构更简单的偶氮苯晶体中的运动现象。偶氮苯与 DMAB 的不同之处在于，紫外线光照射不会在室温下液化，而是在 50 °C 下液化。当温度保持在50℃，同时用紫外光和可见光照射偶氮苯时，偶氮苯晶体发生移动。这一结果表明，只要光使化合物液化和结晶，就会发生运动现象。

图2：光引起晶体运动的条件 晶体运动条件示意图（上） 和晶体移动的光强度图（底部）

图 3：晶体在垂直放置的玻璃基板上移动 晶体运动现象的示意图（左）和显微照片（右）

研究人员旨在揭示光引起的晶体运动现象的详细机制。此外，还计划研究移动速度更快的化合物以及那些在较弱的光下移动的化合物，以便自由控制物质和物体的移动并开发阀门等应用技术。