Two-dimensional sheets with front and back faces constructed from rim-differentiated regular polygonal macrocyclic compounds
| Project/Area Number |
22K19063
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
生越 友樹 京都大学, 工学研究科, 教授 (00447682)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | ピラー[n]アレーン / 二次元シート / 脂質二分子膜 / ヘキサゴナルパッキング / 気－水界面 / 二次元超分子シート / ホスト－ゲスト錯体 / 非対称 / 基板 / 空間 |
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| Outline of Research at the Start |
立体的で対称性に優れた芳香族分子を用いることで、横方向への集積化による二次元超分子シートが開発され、その物性・機能に注目が集まっている。我々が合成に初めて成功した環状分子「ピラー[n]アレーン」も、立体的で正多角柱構造の芳香族分子であることから、二次元超分子シートを形成する。また最近、上下面に異なる置換基を導入した二面性ピラー[n]アレーンの合成が可能となった。本研究では、二面性ピラー[n]アレーンを基に、更に一段上の構造概念を有する二次元超分子シートとして、これまでに例を見ない「表と裏」という面を有する二次元超分子シートを創製し、その物性と機能解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
人工脂質二分子膜の構築（令和5年度）
二面性正多角柱環状分子ピラー[n]アレーンの構造を基に、「表と裏」の面を有する二次元シートとして、人工脂質二分子膜の構築を行った。片面に水溶性のアンモニウム塩、逆面に疎水性のC4及びC10アルキル鎖を導入した六角柱ピラー[6]アレーン、五角柱ピラー[5]アレーンを合成した。単結晶構造解析の結果から、カチオン部分、アルキル鎖部分を向かい合わせにした二分子膜を形成していることが明らかとなった。また両分子とも水中で分子集合体を形成した。興味深いことに、水中での分子集合体のDLS測定、DOSY測定、SEM測定等より、六角柱ピラー[6]アレーンを基にしたほうが、より明確なレイヤー構造を形成するとともに、大きなサイズの分子集合体を形成していることが分かった。これは、ピラー[6]アレーンがヘキサゴナルな構造であるために、分子対称性に優れているためと考えられる。
対称なピラー[n]アレーンを用いた二次元超分子シートの形成（令和4年度）
対称なピラー[n]アレーンを用いても、ゲスト分子との錯形成により、親水部と疎水部を併せ持つようになれば二次元シートの形成が可能になると考え、ステアリン酸のようなゲストを添加させ、気－水界面での組織化を試みた。その結果、ステアリン酸を加えることで、対称なピラー[5]アレーンを用いても、二次元超分子シートを形成できることが明らかとなった。ステアリン酸を加えることで、0.92 nm2で分子が配向することが分かった。これより、気－水界面に対しEdge-on配向を形成していること示唆される。さらにMAIRS測定によりEdge-on配向を形成していることが確認された。
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Report
(2 results)
Research Products
(15 results)
