JPH0745359B2 - 有機化合物結晶の製造方法 - Google Patents

有機化合物結晶の製造方法

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JPH0745359B2 JP63299112A JP29911288A JPH0745359B2 JP H0745359 B2 JPH0745359 B2 JP H0745359B2 JP 63299112 A JP63299112 A JP 63299112A JP 29911288 A JP29911288 A JP 29911288A JP H0745359 B2 JPH0745359 B2 JP H0745359B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は良質のバルクまたは薄膜状の有機結晶を必要と
する産業分野、たとえば光学、非線形光学、導電性材
料、情報処理、通信分野などに使用可能な良質の、大形
バルク状有機結晶あるいは大面積の薄膜状有機結晶を提
供することのできる有機化合物の単一領域単結晶の製造
方法に関する。
[従来の技術] 有機化合物の結晶製造法には、大別して、 (ア)気相法(昇華法など) (イ)溶融法(ブリッジマン法など) (ウ)溶液法 がある。中でも、2方法(ア)、(イ)に比較して、よ
り穏やかな条件下で結晶製造できること、および広範な
条件設定が可能であることなどの特徴から、良質の有機
結晶を必要とする産業分野においては、(ウ)溶液法に
よることが多い。
溶融法によって得られるバルク結晶を実際に利用する場
合には通常面出し研磨などの後加工を行う。そのため加
工が可能な大きさの単一領域単結晶を得る必要がある。
また、基板間に溶液をはさみ、結晶化させて薄膜状の結
晶を得る場合には、より大きな面積の結晶を得る方が利
用上有利である。
溶液法による結晶化の手段としては(A)溶媒蒸発、
(B)温度降下、(C)貧溶媒添加あるいはれらの組合
わせなど有機化合物の溶解度の低下を利用するが、いず
れの手段を用いても、結晶化の初期に多量の結晶核が発
生し、核を中心として結晶が成長する。従って大形ある
いは大面積の結晶ではなく、多数の小形あるいは小面積
の結晶しか得られなかった。種子結晶を用いた場合にも
種子結晶以外の結晶核発生が起り易く、所望の大きさの
結晶の製造操作を安定して継続できなかった。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、前記した従来の溶液法による有機結晶製造法
における問題点を解消しようとするものであり、後加工
が可能な大きさの、良質な単一領域単結晶の製造方法を
提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため本発明方法は下記の構成からな
る。
「有機化合物溶液から該有機化合物の単一領域単結晶を
製造する方法において、該有機化合物溶液の液温を、該
有機化合物溶液が飽和濃度となる温度未満に冷却し、つ
いで、昇温する操作を、繰り返し行なう工程を有するこ
とを特徴とする有機化合物結晶の製造方法。」 すなわち、本発明の結晶製造法では、第1図に示したよ
うに、溶液がその有機化合物の飽和濃度に達する温度未
満に降温、再び昇温するという温度振動を繰返すことに
よって、結晶核の発生を制限し、結晶核の成長を制御す
る。
本発明の結晶製造法について以下に詳細に説明する。
まず最初の降温によって溶液中に不特定多数かつ大きさ
に分布を持つ結晶核が発生し成長する。次に昇温するこ
とによって、最初に発生した成長結晶核の内の比較的大
きなものだけが再溶解せずに溶液中に残る。この時上げ
る温度を調節するかあるいは温度を上げる速度を調節す
ることによって、残る成長結晶核の数を制限できる。
再度この溶液を冷却すると、残った成長結晶核を中心と
して結晶がさらに成長する。この様に有機化合物溶液が
飽和濃度となる温度未満に冷却することによって、結晶
を生じ、次に該温度よりも昇温することによって少なく
とも一部の結晶を完全に溶解させるという昇温・降温の
温度振動を繰返すことによって、成長結晶核の数を制限
し、引続き結晶成長させることによって、所望の大きさ
の単一領域単結晶を得ることができるのである。
種子結晶を用いた場合にも選択的に種子結晶を成長させ
る手段として降温・昇温の繰返しは有効である。
本発明の結晶製造法では、降温・昇温の幅は何度でも良
いが、あまり温度幅が狭すぎると上で述べたような効果
が小さくなる。逆に温度幅が大きすぎても効果が期待で
きない。何故なら例えば昇温温度が高すぎる場合には、
結晶核が全て溶解してしまう。従って、本発明の結晶製
造法の好ましい降温・昇温の温度幅は,用いる有機化合
物の性質に応じて設定すべきであり、発生した結晶核が
全で溶解してしまわないことを条件に、結晶化を行う有
機化合物の飽和濃度となる温度の±50℃以内の範囲で選
ばれることが好ましい。
温度振動の回数は2回以上であれば、所望の大きさと数
の成長結晶核が得られるまで何度繰返してもよい。また
温度振動を繰返す内ではすべての温度振動の幅が必ずし
も一定である必要はない。徐々に温度振動の幅を狭めた
り、逆に広げていったりすることも結晶化を行う有機化
合物の種類によっては有効である。また昇温と降温の温
度幅が同一である必要はない。例えば過飽和の状態が大
きいような溶液では昇温の温度範囲より降温の温度範囲
を大きくすることが、大きな結晶を得るのに有効であ
る。
温度振動に要する時間は、結晶化を行う有機化合物の溶
解度によって自由に設定できる。
降温・昇温幅と温度振動に要する時間とで降温・昇温速
度が決定されるが、降温時・昇温時で速度が同一である
必要はない。
さらに結晶化を行う有機化合物の種類によっては、溶液
蒸発による結晶化法を併用することも可能である。つま
り、温度振動を行うと同時に、例えば不活性ガスを溶液
表面に導入することによって、溶液量を徐々に減少させ
溶質濃度を上げて所望の結晶を得ることが可能である。
本発明の有機化合物結晶の製造方法は、どのような有機
化合物においても用いることができるが、特に光学、非
線形光学、導電性材料、情報処理、通信などの分野で使
用される有機化合物の結晶を製造するうえで好ましく用
いられる。特に非線形光学効果を示す材料であることが
好ましい。非線形光学効果を示す材料の中でも単一領域
単結晶の状態で特に大きな効果を示すものが多く見出さ
れており、本発明により光学用途での活用が期待される
からである。
また、単一領域単結晶とは、結晶状態で取り出された有
機化合物の構造が単結晶でかつ、全体が単結晶領域とし
て完全に単一領域を形成しているものをさす。例えば、
生体高分子等の結晶は、単結晶構造をとる領域が複数個
集合したものであり、『単一領域単結晶』ではない。
以上述べてきたように、本発明の結晶製造法は現在まで
に提案されている有機化合物の溶液による結晶化の方法
を改良して、所望の大きさの単一領域単結晶を得ること
ができる非常に有用な方法である。
[実施例] 以下に本発明の効果について具体的な実施例を挙げて説
明する。
実施例1 電荷移動錯体として知られているテトラシアノエチレン
/ペリレン錯体の結晶を以下に示す本発明の結晶製造法
によって作製した。
テトラシアノエチレン0.25gをクロロホルム150mlに溶解
した溶液と、ペリレン0.5gをクロロホルム150mlに溶解
した溶液とを混合して結晶化に用いる溶液とした。この
溶液を飽和濃度となる温度をはさんで、第1図の温度プ
ロフィールにより、温度を振動させて結晶化を行ったと
ころ、最大のもので面積:約4mm×5mm厚さ:約600μm
の薄膜単結晶が析出した。
実施例2 4′−ニトロベンジリデン−3−アセチルアミノ−4−
メトキシアニリン(MNBA、下式(I))の結晶化を以下
に示す本発明の結晶製造法を用いて行った。
MNBA2.5gをアセトン200mlに溶解し、結晶化に用いる溶
液とした。この溶液を飽和濃度となる温度をはさんで、
第2図で示した温度プロフィールにより、温度を振動さ
せて結晶化を行ったところ、最大のもので面積:約3mm
×3mm,長さ:約20mmの柱状単結晶が生成した。
実施例3 4−メトキシ−3−メチル−4′−ニトロ−スチルベン
(MMNS、下式(II))の結晶化を以下に示す本発明の結
晶製造方法を用いて行なった。
MMNS2.0gをアセトニトリル200mlに溶解し、結晶化に用
いる溶液とした。この溶液を飽和濃度となる温度をはさ
んで、第3図で示した温度プロフィールにより、温度を
振動させて結晶化を行った。また、本実施例では結晶化
に用いる容器の口を開放し、溶媒蒸発による結晶化法を
併用して行った。最大の単結晶は面積約8mm×8mm、厚さ
約1mmであった。この単結晶は非常に透明性が良く光学
材料として満足すべきものであった。
実施例4 MNBAの結晶化を実施例2と同じ溶媒・濃度を用い、第4
図の温度プロフィールで行なった。
最大のもので、面積約3mm×2mm、長さ約15mmの柱状単結
晶が生成した。
実施例5 MMNSの結晶化を実施例3と同じ溶媒・濃度を用い、第5
図の温度プロフィールで行なった。
最大のもので、面積約5mm×3mm、厚さ約1mmの板状単結
晶が生成した。
実施例6 テトラシアノキノジメタン/ペリレン錯体の結晶を本発
明の結晶製造法を用いて作製した。テトラシアノキノジ
メタン0.25gをクロロホルムと四塩化炭素の混合溶媒200
ml(混合割合はクロロホルム:四塩化炭素=1:3)に溶
解し、第6図の温度プロフィールを用いて結晶化を行な
った。長さ4cm〜5cm、断面積100〜500μm2のファイバー
型の結晶が作製できた。
実施例7 MNBA50mgをジメチルホルムアミド1mlに溶解し、2枚の4
cm×5cmガラス基板間に溶液10μをはさんで、液膜厚
さ約1μmとした。これの結晶化を第7図の温度プロフ
ィールを用いて行なったところ、最大面積2cm×5mm、厚
さ約1μmの薄膜単結晶数個が得られた。
比較例1 テトラシアノエチレン/ペレリン錯体の結晶を第8図の
温度プロフィールを用いて通常の溶液冷却法によって作
成したところ、極めて細い針状結晶しか得ることができ
なかった。また同じ化合物を溶媒蒸発法によって作成し
ても同様に針状結晶しか得られなかった。
比較例2 MNBAを実施例2と同じ濃度で第9図の温度プロフィール
を用いて結晶化を行ったところ、極めて細い針状結晶を
得るのみであった。
比較例3 MMNSを実施例3と同じ濃度で、溶媒蒸発法により結晶化
を行ったところ、数十個の結晶が寄り集まった結晶が生
成するが、全体に不透明であり先端部にわずかに透明部
分があるのみであった。
比較例4 テトラシアノキノジメタン/ペリレン錯体を実施例1と
同様の溶媒・濃度で第8図の温度プロフィールを用いて
通常の溶液冷却法によって結晶化を行なったところ、長
さ5〜10mmの短い針状結晶が得られるのみであった。
比較例5 MNBAを用い、実施例7と同様の溶媒、同様の濃度で、第
10図の温度プロフィールによって、通常の温度硬化を行
なったところ、最大面積0.5cm×0.4mm、厚さ約1μmの
薄膜単結晶も含まれていたが、ほとんどのものがこれ以
下の面積のもの数十個が得られるのみであった。
[発明の効果] 本発明の結晶製造方法によれば、良質の有機結晶を必要
とする分野、たとえば光学、非線形光学、導電性材料、
情報処理、通信分野、などに十分使用可能な、所望の大
きさの良質なバルクまたは薄膜状の結晶を製造すること
が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明実施例1で使用した温度プロフィール
である。 第2図は、本発明実施例2で使用した温度プロフィール
である。 第3図は、本発明実施例3で使用した温度プロフィール
である。 第4図は、本発明実施例4で使用した温度プロフィール
である。 第5図は、本発明実施例5で使用した温度プロフィール
である。 第6図は、本発明実施例6で使用した温度プロフィール
である。 第7図は、本発明実施例7で使用した温度プロフィール
である。 第8図は、本発明比較例1で使用した温度プロフィール
である。 第9図は、本発明比較例2で使用した温度プロフィール
である。 第10図は、本発明比較例5で使用した温度プロフィール
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 251/24 9160−4H 255/09 9357−4H 255/31 9357−4H

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機化合物から該有機化合物の単一領域単
    結晶を製造する方法において、該有機化合物溶液の液温
    を、該有機化合物溶液が飽和濃度となる温度未満に冷却
    し、ついで、昇温する操作を、繰り返し行なう工程を有
    することを特徴とする有機化合物結晶の製造方法。
  2. 【請求項2】有機化合物が非線形光学効果を示す材料で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の
    有機化合物結晶の製造方法。
  3. 【請求項3】冷却が、該有機化合物が飽和濃度となる温
    度未満、50℃以内で行なわれることを特徴とする特許請
    求の範囲第(1)項記載の有機化合物結晶の製造方法。
  4. 【請求項4】昇温が、該有機化合物が飽和濃度となる温
    度以上50℃以内で行なわれることを特徴とする特許請求
    の範囲第(1)項記載の有機化合物結晶の製造方法。
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