ソフトクリスタル的超分子集合体の刺激応答性と機械特性
Publicly Offered Research
| Project Area | Soft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering |
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| Project/Area Number |
20H04682
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
杉安 和憲 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (80469759)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | ソフトクリスタル / 自己集合 / ポルフィリン / 超分子集合体 / 刺激応答 / 核形成 / 準安定状態 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、研究代表者が最近独自に見出した２種類の超分子集合体をソフトクリスタルのモチーフとして、核形成や形態転移、それに伴う物性・機能の変化を分子論的に解明する。
（１）機械的および化学的な刺激に応答する超分子集合体の速度論的なメカニズムの解明
（２）空間並進対称性を持たない超分子集合体の核形成―成長メカニズムの解明
以上を通じて、結晶とソフトクリスタルとの違いを分子論的に理解し、従来型の結晶とは全く異なるソフトクリスタルを合理的に設計するため指針を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
フルオロアルキル鎖を有する亜鉛ポルフィリン誘導体の自己集合を精密制御し、空間並進対称性を持たない特異な分子集積構造の構築を試みた。以前の研究で、このポルフィリン誘導体が１次元に自己集合し、それが環化を経て、同心円状に多重に集積することを見出している。あたかもバウムクーヘンのような形状をしたものでありその直径は数百nm程度であった。この高次集積化においては、すでに形成されている同心円構造の界面における２次核形成が鍵となっていた。
今年度は、この２次核形成プロセスに着眼して研究を進めた。名古屋大学の内橋貴之教授との共同研究で、２次核形成プロセスのリアルタイム観察を試みた。しかしながら、モノマー分子を測定チャンバー中へ供給することが実験的に困難であった。一方で、種々の条件での実験を通じて同心円構造の分解過程であれば可視化できること気づいた。
具体的には亜鉛ポルフィリンに軸配位するジメチルアミノピリジン（DMAP）を系中に添加することによって同心円構造を分解した。非常に興味深いことに、同心円構造は内側から（すなわちバウムクーヘンでいえば、穴の空いた方向から）選択的に分解されることがわかった。同心円構造においては、内側と外側とで曲率が異なるため、安定性に差が生じているものと考えられる。すなわち、空間並進対称性を持たないという点で従来の結晶とは異なる同心円構造が、結晶とは異なる刺激応答性を有していることが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Supramolecular double-stranded Archimedean spirals and concentric toroids2020
Author(s)
Sasaki Norihiko、Mabesoone Mathijs F. J.、Kikkawa Jun、Fukui Tomoya、Shioya Nobutaka、Shimoaka Takafumi、Hasegawa Takeshi、Takagi Hideaki、Haruki Rie、Shimizu Nobutaka、Adachi Shin-ichi、Meijer E. W.、Takeuchi Masayuki、Sugiyasu Kazunori
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 11
Issue: 1
Pages: 3578-3578
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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