| Project Area | Chiral materials science pioneered by the helicity of light |
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| Project/Area Number |
22H05134
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
中嶋 琢也 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (70379543)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
廣瀬 崇至 京都大学, 化学研究所, 准教授 (30626867)
森末 光彦 京都工芸繊維大学, 分子化学系, 助教 (40403357)
山田 美穂子 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (70726257)
河合 壯 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (40221197)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥95,290,000 (Direct Cost: ¥73,300,000、Indirect Cost: ¥21,990,000)
Fiscal Year 2024: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000)
Fiscal Year 2023: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2022: ¥24,050,000 (Direct Cost: ¥18,500,000、Indirect Cost: ¥5,550,000)
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| Keywords | 自己組織化 / 円二色性 / 円偏光発光 / キラリティー / 超螺旋光 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、光の螺旋性と強く相互作用し、構造と励起子挙動を協奏的に制御するキラル秩序を有する分子・集合体の開拓を目的とする。(1)合理的なキラル分子設計と集合体のらせん秩序化に基づく極限円偏光発光の実現、らせん秩序を有する分子・分子集合体における励起子のスピン偏極とコヒーレント制御、に取り組む。さらに、(1)に対して、(2)「超螺旋光」を作用させることで、光の角運動量の保存・損失・補償・増幅を励起子の挙動として評価する。領域内の共同研究を通じた新規理論の構築、超螺旋光によるキラル集合構造の階層的らせん秩序化など新奇現象の発見を通して領域の推進に貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、代表者のグループにおいて、キラルナノ粒子－アキラル発光分子複合系における円偏光発光システムの構築を行った。キラルな原子配列に加え、メゾスケール(10 nmスケール)の階層的ねじれ構造を有するシナバー（硫化水銀）ナノ粒子を合成し、その表面への有機光色素の修飾と、色素へのキラリティー誘起を行った。その結果、原子配列（結晶系）ではなく、粒子のメゾスケールのねじれのキラリティーが色素配列に転写され、ねじれ構造に依存した円偏光発光を与えることを見出した。
一方、本課題では、超螺旋光と相互作用するキラル分子システムの構築を進めている。代表者の中嶋らは、強発光性のキラルペリレン二量体の合成を行い、装置開発を進めているB03田口らへのサンプル提供を行った。分担者の廣瀬らは、ヘテロ芳香族ヘリセン分子の効率的合成法を開発し、グラムスケールでの合成を達成した。分担者の森末らは、BODIPY骨格とキラル側鎖を有するπ共役分子を合成し、アモルファス固体中において、ユニークな集合発光特性を示すことを見出した。分担者の山田らは、立体選択的な光反応を示す6π電子環状反応性を組み込んだらせん構造を有する配位子を合成し、キラル金属錯体の構築を行った。これらは、それぞれ、共同研究による超螺旋光照射実験の対象となる分子群であり、絶対光不斉反応、らせん秩序化などを進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
光渦、近接場円偏光照射の対象となるキラル分子、集合体のサンプル群を取り揃えており、2023年度の共同研究により超螺旋光照射を実施する準備は整いつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
キラル分子システムの構築を推進し、光渦や近接場円偏光との相互作用について検討を進める。
それぞれ、光反応（フォトクロミック反応）分子、溶液中の自己組織化分子システム（プロキラル）、ヘリセン分子、アモルファス性固体発光システムを対象とする。
光反応システムについては、近接場円偏光による多光子吸収や光渦紫外光によるフォトクロミック反応における立体選択性を評価する。自己組織化システムやアモルファス性固体発光システムについては、左右らせん状分子集合体形成における光渦照射の効果を評価する。ヘリセン分子については、近接場円偏光励起による円偏光発光増幅について検討を進める。
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