キラル半導体ナノ結晶のキラリティー制御と超階層キラリティー転写

Research Project

Project/Area Number	20J15270
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	国内
Review Section	Basic Section 28050:Nano/micro-systems-related
Research Institution	Nara Institute of Science and Technology
Principal Investigator	久野純平奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY)	2020-04-24 – 2022-03-31
Project Status	Declined (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000) Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000) Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords	キラリティー転写 / 半導体ナノ結晶 / 硫化水銀 / 円偏向発光 / 不斉光反応
Outline of Research at the Start	硫化水銀ナノ結晶(α-HgS NCs)は構成原子が螺旋状に配置されたキラルなコアを有している。このようなキラルコアを有するナノ結晶は高い光学活性を示す材料としてだけでなく、ナノ結晶表面と有機分子の相互作用はキラル認識や増幅の可能性が高く、生命のホモキラリティーを理解する上でも興味が持たれている。しかし、キラル配位子からのナノ結晶へのキラル転写では、キラルコアの形成は限定的であり、全く新しいキラルナノ結晶合成法の開発が待たれていた。そこで、本研究ではα-HgS NCsを鋳型として作成したキラルテンプレートによる、キラルコアを有する新規半導体ナノ結晶を創成する。
Outline of Annual Research Achievements	本研究ではキラルな硫化水銀ナノ結晶(α-HgS NCs)を鋳型とした人工ferritin型キラル空間テンプレートによる、キラルコアを有する半導体ナノ結晶の合成を目的とした。空間テンプレートは高分子を用い、そのモノマー分子をα-HgS NCs表面上に非対称配列させることで、得られるテンプレートにキラリティーを付与する。しかし、これまで無機NCsから表面分子へのキラリティー転写は数例に留まり、その学理は不十分であった。今年度、まずα-HgS NCsから表面分子へのキラリティー転写を試みた。発光性分子をNC表面に配位子交換により導入することで、α-HgS NCsのキラリティーが配位子に転写され、円偏向発光を示した。α-HgS NCsは結晶構造とNC形状の二つの階層のキラリティーを有しており、本研究はキラリティーの異なる4つのNCsを調製し、円偏向発光特性を評価した。その結果、形状のキラリティーが表面配位子に転写されていることを明らかにした。本成果はキラル無機NCとアキラル発光分子という円偏向発光を示す複合材料を創出しただけでなく、無機NCから配位子へのキラリティー転写の学理を大きく発展させた。異なる発光性配位子を検討するために2-アミノアントラセンを導入した。しかし、2-アミノアントラセンが隣接分子間で光反応を示し、NC表面上で高分子を形成していることが示唆された。さらに、α-HgS NCsを選択的に分解及び除去することに成功し、アミノアントラセン高分子が光学活性を示した。光反応条件を検討し、光学活性を示す高分子を再現よく得られるようになった。高分子の光学活性はα-HgS NCsの形状キラリティーに依存し、得られた高分子はキラルな形状を有していると予想される。本成果はキラル形状を有するα-HgS NCs表面上でのキラル高分子テンプレートを調製可能であると示唆するものである。
Research Progress Status	翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。