Creation and application of nanoscale polycatenane
| Project/Area Number |
19F19341
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 35020:Polymer materials-related
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
矢貝 史樹 (2019-2020) 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (80344969)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
DATTA SOUGATA 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
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| Host Researcher |
矢貝 史樹 (2021) 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (80344969)
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| Foreign Research Fellow |
DATTA SOUGATA 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2019-11-08 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2021: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2019: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
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| Keywords | カテナン / 自己集合 / 超分子ポリマー / 超分子 / 自己組織化 / トポロジー / ナノ構造 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、発光・異性化など、光機能に富んだ機能性低分子が集合して形成される直径20 nm程度リングを、鎖のように連結し（ポリカテナンと呼ばれる ）、これまでにないソフトマテリアルを創出する。そのため、様々な機能性分子から効率よくリングを構築する手法ならびに、リングを効率よく連結する手法を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に報告した自己集合性ポリカテナンの結果をもとに、ポリカテナンの長さを制御する試みを実施した。戦略として、構成リングを覆うアルキル鎖の長さを変化させ、２次核形成の頻度を変化させることを検討した。２次核形成の頻度が高くなれば、よりポリカテナンが伸長するはずである。そこで、アルキル鎖の長さが12～14となったモノマーを合成した。等温条件での14の会合速度論を精査すると、12よりも２次核形成の頻度が向上している結果が得られた。さらに、インジェクション法によりカテナンの形成を試みたが、一本のカテナンを構成するリングの数nは2や3程度（[2]カテナンや[3]カテナン）にとどまった。[2]カテナンや[3]カテナンが多く形成される結果は、２次核形成の頻度が向上したことと矛盾する。そこで、AFMによりカテナンの構造を詳細に観察すると、構成リングの大きさが小さくなっていることが明らかになった。すなわち、アルキル鎖の伸長によってvan del Waals相互作用が強くなり、曲率が上がってリング径が小さくなったと考えられる。その結果、リング内径が小さくなり、一つのリングに貫通するリングの数が１に制限されてしまうと考えられる。アルキル鎖が12のモノマーの場合、一つのリングに最大3つのリングが貫通するため、ポリカテナンが多く形成されたと考えられる。今回の結果より、アルキル鎖の伸長はポリカテナンをさらに伸長させる戦略としては逆効果であるが、より短い、一義的な長さを有するポリカテナンの合成には有益な情報となりうる。今後は、アルキル鎖の短いモノマーの合成とそのポリカテナン形成について検討する予定である。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
