ビスポルフィリンの分子認識により生じる超分子ポリマーネットワークの創製と機能
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21J14635
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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 35010:Polymer chemistry-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
久野 尚之 広島大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
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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 | 分子認識 / ポルフィリン / ホストーゲスト錯体 / 超分子 / 超分子錯体 / ホスト-ゲスト相互作用 |
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| Outline of Research at the Start |
スマートマテリアルを開発する上で、ポリマー材料の性質を精密に制御する必要がある。一般にマクロな物性はミクロ相分離構造の形態に関係することが分かっている。そのため，マクロな物性を精密に構築・制御するために，ミクロ相分離構造の形態制御が求められる。しかし，三種類以上の成分からなるポリマーを精密に合成、およびその相分離構造を精密に制御することは非常に困難であり、限られた系でのみしか達成されていない。本研究では，分子認識を駆動力として配列が可能である超分子ポリマーを用いることで、高度に配列した三元系ミクロ相分離構造を形成する超分子ポリマーの開発を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1.ビスポルフィリン分子の自己会合及びゲスト包接)クレフト型ホスト分子はゲスト分子を収容できる空孔をもっており、特異な分子認識能を示すことからセンシング材料や機能性高分子材料等への応用がされている。クレフト構造をもつビスポルフィリンは溶液中で相補的な自己二量体を形成する平衡が存在することがわかっていたが、その単結晶X線構造解析は成功していなかった。そこでビスポルフィリンの結晶化を試み構造解析を行ったところ、結晶中において分子間の水素結合とπ－πスタッキング相互作用により自己二量化していることがわかった。またビスポルフィリンは電子不足な芳香族分子を包接しホスト－ゲスト錯体を形成することがわかっていたがその詳細な機構は解析されていなかった。そこで様々な電子不足な芳香族分子とビスポルフィリンの会合挙動を調べたところ、ゲスト分子の構造の違いにより形成される包接錯体の分子運動の内部自由度の違いが二種類の包接機構を示すことがわかった。
(2.トリスポルフィリン分子の協同的分子認識)三枚のポルフィリンを架橋することで、二つの空孔をもつトリスポルフィリンを合成した。トリスポルフィリンと電子不足な芳香族分子との会合挙動について調べたところ、一段階目のゲスト包接が二段階目のゲスト包接における静電相互作用を減少させ、その結果負の協同性が現れることがわかった。
(3.超分子ネットワークポリマーの合成)超分子ポリマーの実用化における主な課題は、その機械的強度の低さである。超分子ポリマーを架橋することは、超分子ポリマー材料の機械的強度を向上する有効な手法である。そこで、複数の相互作用部位をもつホスト分子、ゲスト分子、クロスリンカーを合成し、超分子ネットワークポリマーの構築を試みた。その結果、バルクでエラストマー様の性質を示す自立膜を得ることができた。
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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
(7 results)
