| Project/Area Number |
23KJ0314
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 35030:Organic functional materials-related
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
須田 奈月 千葉大学, 融合理工学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2025: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2024: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 自己集合 / ナノリング / 発光 / 構造転移 / ナノファイバー / アゾベンゼン / ベンゾチアジアゾール |
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| Outline of Research at the Start |
環状の分子集合体は生体組織に遍在しており、その特異な形状に由来する機能が注目を集めている。これまで、ホストゲスト化学等の環状構造ならではのサイエンスが展開されてきたが、包摂できるゲストの大きさは数Å程度と制限がある。本研究では、分子集合体により形成されるサイズ規定されたナノサイズの環状構造とナノスケールにサイズ制御され粒径や組成制御によって多様な発光を示す量子ドット（QD）との間の包摂現象を基軸とした、ナノ粒子の分散と自己集合を制御する新たなナノサイエンスの展開に挑戦する。さらに、超分子多形現象を利用したQDの集積変化を利用して、QDの発光色チューニングの可能性を探る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請研究では、分子の自己集合により形成されるリング状集合体と多様な発光色を示すナノ粒子の包摂現象を基軸として、ナノ粒子の分散および集合を制御しうる新たなナノサイエンスの展開を目的としている。本年度は、すでにリング状集合体を形成することが判明しているアゾベンゼン二量体分子の自己集合挙動を精査した。原子間力顕微鏡・分光測定から自発的にリング状集合体から繊維状集合体へ転移することを見出した。繊維状集合体を断片化したシードを用いることで、この構造転移現象を著しく促進できることも判明した。さらに、動的光散乱法・小角X線散乱測定によって、リング状集合体は高濃度溶液条件下においても安定して形成できることが明らかとなった。高濃度リング状集合体溶液から繊維状集合体への構造転移を利用して、ゲルの形成も達成した。
この成果に加えて、最近では、ベンゾチアジアゾール骨格を有する分子を新規に合成し、その自己集合挙動を調査した。その結果、この分子もリング状集合体を形成し、高い蛍光量子収率を示すことも判明した。このリング状集合体は、集合体形成直後は不揃いな直径をもつリング構造であったが、時間発展的に沈殿を析出しながら均一な直径のリングへと構造が収束していくことが原子間力顕微鏡観察から明らかになった。さらに、オキサジアゾール、セレナジアゾール骨格を有する分子も合成し、カルコゲン元素の差異が集合体形成に及ぼす影響を現在調査中である。
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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
今年度は、リング状集合体から繊維状集合体へと構造転移するアゾベンゼン分子を利用して、ゲルの形成を見出した。このゲル形成を光により制御できれば、ナノスケールからマクロスケールにかけての集積制御を達成できるとも考えられる。また、ベンゾチアジアゾール分子による発光性のリング状集合体を得ることもできており、量子ドット（QD）と混ぜ合わせることでQDだけでなく集合体由来の発光も調整しうると考えられる。したがって、本年度の研究は順調に進んでいると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、得られたリング状集合体とQDの共集合を試みる。アゾベンゼン分子によるリング状集合体では、光による集合構造の変化によりQDの分散・配列を制御する。原子間力顕微鏡観察および透過型電子顕微鏡から、QDが集合体に吸着する様子を観察する。集合体に対してQDが吸着すれば、その配列に応じたQDの発光特性が見られると予想できる。また、新規に設計したベンゾチアジアゾール分子においては、スペクトル測定および原子間力顕微鏡観察を用いて、リング状集合体の時間発展挙動を精査する。さらに、発光性のリング状集合体とQDを共集合させ発光色チューニングを試みる。
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