2016 Fiscal Year Annual Research Report
Control of Chirality Functions at Dynamic Interfaces
| Project Area | Coordination Asymmetry: Design of Asymmetric Coordination Sphere and Anisotropic Assembly for the Creation of Functional Molecules |
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| Project/Area Number |
16H06518
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
有賀 克彦 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA主任研究者 (50193082)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 超分子化学 / 表面・界面物性 / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は主に下記の二点である
１）界面環境を用いて力学的に自在に分子機能をコントロールする方法論を確立すること
２）この方法論において分子の新たなアシンメトリー機能を開拓すること
機能分子科学の究極の姿である分子マシン、分子デバイスは、実質的な応用を真剣に考えるべき段階に来ている。例えば、生体系においては様々な生体マシンが連動して機能することによって高度な作用を産み出すことはしられており、人工的なマシン分子おいても同等な機能が発揮され、従来研究の延長上にない革新的な進展が機能分子科学にもたらされるべきである。単なる化学・物理の研究と生体系の違いは、後者ではキラリティーなどのアシンメトリー性（非対称性）が大きく強調され、異方的・特異的な機能が得られている点にある。分子マシンを対象としたキラリティーなどのアシンメトリー機能を制御する普遍的な技術を開発することが必要である。マクロスコピックな力学操作と分子の機能というサイズの大きく異なる現象のカップリングは、次元の制限で達成される。例えば分子薄膜のようなアシンメトリーな界面二次元系では、膜の面内方向にはマクロスコピックな次元を持っており膜厚方向には分子の次元を持っている。したがって、膜面内方向に力学的摂動を与えたものが分子機能に反映される可能性がある。例えば、膜を数十センチメートル圧縮することによって、ナノメートルサイズの分子マシンや構造を容易にコントロールしうるのである。その点から本年度は気―水界面における分子認識系統の様々な探索研究を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
予想外に多くの論文発表が行われるなど顕著な成果が得られている。未発表データの中にも革新的な成果が多く含まれる。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）分子マシンの二次元配列
柔軟な構造を持つ超分子キラルキャビティーを分子マシンとして二次元面内に異方的に並べ側方から機械的な圧力をかけることにより、キラル選択的に機能分子をトラップし、それらの相互的なコミュニケーション（エネルギー／電子移動など）の制御を行う。また、圧縮方向に依存した、界面キラルパターン配列化し、二次元面内でアシンメトリー的に所望の方向に集積した分子を介してエネルギーや電子を伝達する材料を開発する。本研究で与えるのは空間の配列であり、そこに取り込まれるナノ物質・分子は自由選択であり、さまざまな機能を発揮する場となりえる。
（２）配位高分子型の二次元ナノ空間配列と機能化
金属配位能を有する二次元ナノ空間を構築する研究を開始しており、既にモジュールとなる有機配位子の合成に成功している。本研究では、金属を取り入れることのできるキラル型のクラウンエーテル基などを有する配位高分子を気－液界面に配置し、配位高分子構造を界面環境を活かして自在に構造変化させることで、金属配置、ならびに触媒反応を制御できる二次元ナノ空間を構築する。触媒点の間隔や距離を自在に変えられるため、金属－金属間距離に依存した反応性を調整できる画期的な素材となる。また、界面キラリティーを持つ空間に金属を配置させることにより、金属が本来持たないキラル機能を発現するようになる。
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