Development of metastable assemblies based on molecular self-assembly processes
| Project/Area Number |
19H02731
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
Hiraoka Shuichi 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (10322538)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | 超分子化学 / 分子自己集合 / 自己集合過程 / 準安定種 / 金属錯体 / エネルギーランドスケープ / 速度論支配 / Pd(II)イオン / 自己集合 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、自己集合性錯体の形成機構の解明を通して、自己集合過程を決定づける因子を明らかにする。さらに、これを一般化し、自己集合過程を合目的にデザインすることで、速度論的支配下によって安定な自己集合体を効率的に開発する。準安定な自己集合体を人工的に作り出すためには、自己集合過程の理解、すなわち、自己集合をコントロールするエネルギーランドスケープを明らかにしなければならない。自己集合過程の解明を通して、一過的に形成される速度論的な準安定種を効率的に作り出し、これらを新たな物質合成や多様な分子が互いに連携した複雑な分子システムの開発へ応用する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Molecular self-assembly in artificial system have been conducted under thermodynamic control, but there are several difficulties in thermodynamically controlled molecular self-assembly such as selective production of multicomponent self-assemblies. In this research, to solve the problems under thermodynamic control, we focused on kinetically controlled molecular self-assembly. First, molecular self-assembly processes were revealed by experimental and theoretical approaches, then based on the self-assembly mechanism, we demonstrated that molecular self-assembly can be controlled kinetically. In addition, we also developed a general strategy to selectively assemble metastable, multicomponent self-assemblies even though elementary reactions in the molecular self-assembly are reversible.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
分子自己集合はナノレベル以上の構造体を形成するための基本的な現象であり、生命系の組織形成や材料など広く利用されている。人工系の分子自己集合の多くは熱力学支配であるために、生命系に匹敵する複雑集合体の形成ができなかったが、本研究によって実証された速度論支配の分子自己集合により準安定、多成分といったこれまで達成が不可能な分子自己集合体を合理的に形成する道を切り拓き、自然界における自己集合の更なる理解や分子自己集合に基づく材料開発に大いに貢献すると期待される。
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Report
(4 results)
Research Products
(41 results)
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[Journal Article] Bifurcation of Self-assembly Pathways to Sheet or Cage Controlled by Kinetic Template Effect2019
Author(s)
L. H. Foianesi-Takeshige, S. Takahashi, T. Tateishi, R. Sekine, A. Okazawa, W. Zhu, T. Kojima, K. Harano, E. Nakamura, H. Sato, and S. Hiraoka
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Journal Title
Communications Chemistry
Volume: 2
Issue: 1
Pages: 128-128
DOI
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Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] The effect of isotope and polarizability on dispersion interactions in water2020
Author(s)
JIANG, Qichun; ZHAN, Yiyang; ISHII, Kentaro; KOIDE, Takuya; KOBAYASHI, Osamu; KOJIMA, Tatsuo; TAKAHASHI, Satoshi; TACHIKAWA, Masanori; UCHIYAMA, Susumu; HIRAOKA, Shuichi
Organizer
日本化学会 第100春季年会
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[Presentation] The faster the better: selection of the self-assembly product by the use of a kinetic template2020
Author(s)
TAKESHIGE, Leonardo Hayato; TAKAHASHI, Satoshi; TATEISHI, Tomoki; SEKINE, Ryosuke; OKAZAWA, Atsushi; ZHU, Wenchao; KOJIMA, Tatsuo; HARANO, Koji; NAKAMURA, Eiichi; SATO, Hirofumi; HIRAOKA, Shuichi
Organizer
日本化学会 第100春季年会
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