Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究では、我々が見出した水中での光誘起巨視的集合体構造変化を示す両親媒性ジアリールエテンをベースにして、光照射によって機械的な運動を引き起こす超分子構造体を構築することを目的とする。フォトクロミズムは２状態なので、分子レベルの異性化反応では機械的な運動にならないが、超分子構造体を構築し巨視的な可逆構造変化に結び付けることで、機械的な運動を示す発動分子システムになる。機械的な運動の実現に成功した暁には、外部に仕事を取り出すシステムの構築にまで結び付けることが最終的な目標である。
今年度は、疎水基として２つのブトキシカルボニル鎖と親水基として２つのトリ（エチレングリコール）鎖を有する四角板状の両親媒性フォトクロミックジアリールエテンを合成し、水中で光誘起形態変化を調べた。開環体と閉環体の水中懸濁液は、それぞれ30℃と35℃で下限臨界溶液温度（LCST）転移を示し、開環体/閉環体混合物は室温より低い温度でLCSTを示した。透過型電子顕微鏡観察により、高温の脱水和相では開環体も閉環体も共連続コアセルベートであるのに対して、低温の水和相では開環体では折り畳みロッド、閉環体ではシートと形状が異なっていることが明らかとなった。この違いが混合物でLCST転移温度が低下する理由であると考えられる。純粋な閉環体を水に分散させた場合、20℃で緑色光を照射すると、リエントラントな光誘起形態変化が光学顕微鏡で観察された。また、純粋な閉環体の会合体の集合様式は、冷却温度によって異なることが明らかとなった。非会合のスペクトルを示した50℃の水分散液は、15℃に急冷すると、J会合体が速度論的生成物として得られ、5℃に急冷すると、H会合体が速度論的生成物として得られた。どちらの場合も、熱力学的生成物は少量のJ会合体を含むH会合体であった。速度論的生成物を加熱すると昇温過程で熱力学的生成物である少量のJ会合体を含むH会合体に一旦変化し、非会合のスペクトルに最終的に変化した。これらの挙動は、温度に依存するポテンシャルエネルギー面によって合理的に説明された。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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J. Mater. Chem. C
Volume: 8 Issue: 24 Pages: 8036-8046
10.1039/c9tc07067b
Soft Matter
Volume: 15 Issue: 39 Pages: 7918-7925
10.1039/c9sm01301f
http://www.sbchem.kyoto-u.ac.jp/matsuda-lab/index.html
