ラセン構造制御に基づくテーラーメイド型力学応答材料の創製
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21J13565
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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 | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 35020:Polymer materials-related
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
野崎 真衣 金沢大学, 新学術創成研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | ポリアセチレン / ラセン高分子 / メカノフォア |
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| Outline of Research at the Start |
機械的刺激に応答して色変化や化学種の発生が起こるメカノフォア分子は、力の可視化や材料の評価技術への応用が期待できる。既存のメカノフォア分子は、結合の切断や異性化に基づく変化であるため、任意に力学応答性を調節することは困難であった。PDPAは色の異なる複数の高次構造を形成し、力学応答性が調節可能なラセン高分子であるため、力学材料に組み込むことで新たな力学応答システムに基づくメカノマテリアルの創製が期待できる。PDPAの汎用高分子鎖への導入またはゲル化により、力がラセン構造に伝搬するように設計し、側鎖構造やラセン誘起条件を精査することでPDPAが力学応答性材料として機能することを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに、側鎖にカルボキシ基を持つ左巻きラセン構造のポリ(ジフェニルアセチレン)(PDPA)誘導体に、光学活性な1-フェニルエチルアミン(PEA)を導入すると、特定の溶媒中でS体は黄色、R体は赤色の溶液色を示すことを見出した。様々な分光学的測定と分子力学計算の結果から、側鎖アミド基間の分子内水素結合のOn/Offによって安定なラセンコンホメーションが変化し、黄色溶液のポリマーは水素結合を形成せず(Off)、主鎖がシス-トランソイド構造を取っているが、赤色溶液のポリマーは水素結合の形成(On)によって、主鎖がシス-シソイド構造を取り、側鎖の芳香環がπ-πスタッキングを形成していることを明らかにした。さらに、側鎖にPEAを導入したPDPA誘導体は、極性溶媒であるジメチルアセトアミド中で加熱すると黄色の溶液色を示すが、非極性溶媒であるテトラクロロエタン中で加熱すると透明な溶液色を示し、加熱時の溶媒によっても光学特性が大きく変化することを見出した。本年度は、この透明な溶液色を示すポリマーのラセン構造の詳細な解析とキラル認識能の評価を行った。
NMR、IR、XRD等の分光学的測定の結果から、透明溶液のポリマーは、側鎖のアミド基間で強固な水素結合を形成し、側鎖の芳香環はπ-πスタッキングを形成していない可能性が示唆された。分子力学計算と分子動力学計算の結果から、透明溶液のポリマーは、赤色溶液のポリマーよりも側鎖間でより多くの水素結合ネットワークを形成し、π-πスタッキングを形成することなく、主鎖が収縮した異なるシス-シソイド構造を形成している可能性が高いことが明らかになった。また、透明溶液のポリマーから高速液体クロマトグラフィー用のキラル固定相を調製し、種々のラセミ体に対する光学分割能を評価したところ、黄色や赤色溶液のポリマーとは全く異なるキラル認識能を示すことが明らかになった。
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| Research Progress Status |
令和4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4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
(6 results)
