Liquid-Crystallin Nano-Space for Nano-Macro Functional Conversion
| Project/Area Number |
23K23362
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| Project/Area Number (Other) |
22H02094 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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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 | Nagoya University |
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Principal Investigator |
田中 健太郎 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (40281589)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | ナノ空間 / 液晶 / 機能変換 / 分子認識 / 反応 / 反応場 |
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| Outline of Research at the Start |
液晶の中に多数のナノ孔を開けることができれば、流動性のある柔らかいナノ空間として包接したゲスト分子を任意の方向に配向化(流動配向) 、熱や反応による相転移を利用してゲスト分子の可逆的な吸脱着、ナノ空間を分子フラスコと見なした柔らかい反応場の構築など、ナノ空間内の化学現象とマクロ物性がシンクロナイズする機能を用いた、さまざまな応用展開が期待できる。本研究では、流動性ナノ空間の内部に、共役高分子、イオン伝導性物質、プロトン伝導性物質 、電荷移動錯体などを内包させることにより、相転移性や配向性、運動性を制御できるソフトマテリアル構築を目的とする
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、以下の項目を検討した。
1 大環状分子によるナノ空間内在型液晶の合成:分子の内包に適した液晶性大環状化合物の合成法を検討した。大環状分子の効率的な合成法の一つに金属策形成を基にした自己集合による合成法が上げられる。熱力学をもとにした自己集合は、ホスト-ゲスト化学のための大きな分子空間を構築するための最も強力な方法の1つである。自己集合は、水素結合、配位結合、静電相互作用などの迅速かつ可逆的な結合形成を利用することで、自動的に繰り返し修復により、最も熱力学的に安定した生成物を一義的に与える。しかし、平衡反応に基づく可逆的な結合形成は、高度に希釈された溶液、または平衡を乱す外部刺激の存在下で生成物の変形を引き起こす可能性がある。このような自己集合プロセスと構造的不安定性との間の矛盾を回避するために、速度論的に「ロックする」戦略は、堅牢なホスト分子の形成に効果的である。本研究では、金属錯形成による自己集合と金属イオンの酸化による構造「ロック」を組み合わせることで、大きなゲスト分子を内包できる安定な液晶性ホスト分子構築に成功した。
2 液晶性ナノ空間内での共役高分子の合成:液晶性ナノ空間に反応性モノマーを導入し、熱重合により生成する導電性高分子であるPEDOTの重合反応を検討した。PEDOTを官能基化することにより、大環状化合物と重合性モノマーをあらかじめ複合化することに成功した。また、重合性モノマーが液晶内で重合可能であることを明かとした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
安定な液晶性大環状化合物の新しい合成法を開発したこと、またその大環状化合物が分子認識をしながら、ゲスト分子を取り込むことが可能であることを明らかにしたことから、内部空間を有する液晶の合成法を拡張することができた。また、重合性モノマーの液晶内への導入やその反応が可能であることを明らかにできた。これらの2項目は、本年度に予定をしていた研究内容であり、本研究は概ね順調に進展をしていると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初より、液晶性檀家状化合物の合成について、液晶を場とした反応についての研究結果をフィードバックし，分子デザインを改良しながら研究を推進することは、初年度から研究後半まで継続的に検討することとしており、つづけて、その分子デザインや合成法の拡張を行う。液晶の配向性を内部に導入したゲスト分子の物性に転写することを検討し、液晶性空間の意義を明らかとする。
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Report
(1 results)
Research Products
(18 results)
