2018 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。
本年度は、研究の根本的な進展を示す事実が成果として得られた。界面が分子ローターなどの分子マシンを駆動するのに大変優れた環境であることの実証と、界面における分子制御によって分子ヘリシティーをコントロールの成功である。分子ロータ―の蛍光挙動から、分子ロータが集積した高密度状態でも、界面の二次元的な構造にアシンメトリックに組み込まれ、回転の自由体積が与えられるならば、溶液中のように分子ロータは自由に回転しうることを見出した。この知見は、分子的に設計された分子マシンを実験的な溶液系から、デバイス応用可能な固体系へ転用するための重要な指針を与える。
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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
界面におけるナノカーボン作成は、非常に薄い薄膜がビーカーで作ることができるなどの当初想定していた以上の結果が出てきている。
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| Strategy for Future Research Activity |
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。そこには界面キラリティーの制御などの新しい可能性が生まれる。
（１）分子レベルの方法論の確立に続いて、それを二次元機能材料へとくみ上げる技術開発に平成３1年度は取り組む。具体的には、界面での力学的な流れを利用したアシンメトリー構造の集積化と二次元材料化技術、組成や配列を精密に制御した配位高分子型表面二次元ナノ空間に金属錯体、金属ナノ粒子や酵素などの触媒活性種を固定化させる技術などの開発に取り組む。
（２）極限条件界面を用いた材料開発として、新規に得られた技術として、新たな超薄膜作成技術「ボルテックス Langmuir-Blodgett 法」を駆使して、単純炭素化合物から二次元ナノカーボンを作製する技術を開発してきたが、その方法を超高温などの極限状況において模索し、従来作成不可能であった二次元薄膜の作製に取り組む。
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