| Project/Area Number |
23KK0091
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (International Collaborative Research)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
高藤 誠 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (50332086)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杷野 菜奈美 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 産学官連携研究員 (80816489)
龍 直哉 熊本県産業技術センター(ものづくり室、材料・地域資源室、食品加工室), その他部局等, 研究主任 (90743641)
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| Project Period (FY) |
2023-09-08 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥20,930,000 (Direct Cost: ¥16,100,000、Indirect Cost: ¥4,830,000)
Fiscal Year 2026: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2025: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | キラル超分子ゲル / ヘリカルフォルダマー / 円二色性 / 円偏光発光 / ポリマーコンプレックス / 一次元分子集合体 / 自己組織化 / キラルフォルダマー / 円偏光機能 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、円偏光は光情報通信やセキュリティデバイス、植物育成など様々な分野への応用が期待されており、分子の不斉配向や不斉構造に基づくキラルナノ空間を有する超分子ナノ集合体やヘリカルフォルダマー分子は、多様な円偏光を生み出すとして注目が集まっている。
本研究課題では、超分子ナノ集合体やヘリカルフォルダマーの超分子キラルナノ空間を柔軟なポリマーネットワークでラッピング（ソフトカプセル化）する技術の開発を目指す。不斉配向の安定化と相平衡の可変性を共存させるため、ソフトカプセルの構造最適化を検討するとともに、超分子キラルナノ空間を利用した可変・超増幅円偏光素子の創成を目指した国際共同研究を実施する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、可変・超増幅円偏光機能を封じ込めたナノ素子の創成を目的として、超分子ナノ集合体やヘリカルフォルダマーをポリマーで被覆するソフトカプセル化技術の確立と封じ込めた超分子キラルナノ空間の円偏光機能の制御と安定化について検討している。今年度は、ナノチューブなどの１次元超分子ナノ集合体を形成するグルタミド誘導体にカチオン性のピリジニウム基を導入し、静電的相互作用を介して両末端にアニオン性基を導入したポリマーとの複合化（ソフトカプセル化）について検討した。その結果、グルタミド誘導体から形成される超分子ナノチューブが形態を維持したまま、ポリマー鎖によりカプセル化されることが明らかとなった。また、1次元的な超分子ナノチューブ－ポリマー複合体同志の物理的な絡み合いにより系全体がゲル化する現象が観察された。ポリマー鎖によりカプセル化されたチューブ状会合体中でグルタミド誘導体はキラル配向構造を維持していることが確認された。一方で、発色性・発光性の部位を導入した超分子ナノ集合体による円偏光機能の発現と制御について検討した。超分子ナノ集合体のキラル配向構造をホストテンプレートとし、シアニン色素やナノカーボンなどのゲストを分子間相互作用を介して複合化させることで、アキラルなゲストへ円偏光機能を誘起させることを確認した。超分子ナノ集合体のキラル配向構造や発色性・発光性の部位との結合状態、複合化状態に依存した円偏光機能の可変制御性の評価を行った。
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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
可変・超増幅円偏光機能を封じ込めたナノ素子の創成を目的とする本件において、現在までに超分子ナノ集合体のポリマー被覆によるソフトカプセル化技術の確立ならびに超分子ナノ集合体によるキラル空間が発現する円偏光機能の制御について、当初の予定どおりに順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
ソフトカプセル内部での超分子キラル空間が発現する円偏光吸収・発光機能の評価：円二色性スペクトル（CD）、円偏光発光スペクトル（CPL）を用いて、ソフトカプセル化した超分子キラル空間の円偏光機能を評価する。超分子ナノ集合体およびヘリカルフォルダマーの円偏光機能に関する知見を駆使し、被覆したポリマーネットワークからの構造摂動による影響を詳細に評価する。相転移挙動、構造反転現象は、円偏光機能の可変性を生みだすため、ソフトカプセル化前後の超分子ナノ集合体およびヘリカルフォルダマーの相転移現象等を熱分析（DSC）、UV-vis、CDスペクトル測定により詳細に評価するとともに、ソフトカプセル化技術へとフィードバックし、最適なカプセル化法の確立を目指す。
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