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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Multicomponent pi-Assembly Figuration

Planned Research

Project Areapi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions
Project/Area Number 26102010
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

矢貝 史樹  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (80344969)

Project Period (FY) 2014-07-10 – 2019-03-31
Keywords超分子ポリマー / フォールディング / タンパク質 / トポロジー / 準安定状態
Outline of Annual Research Achievements

昨年度は、熱力学的に安定ならせん高次構造を有する超分子ポリマーを与えうるバルビツール酸モノマー分子の合成に取り組み、π電子系の一部をベンゼン環からナフタレン環へと拡張するという構造改変によって、熱力学的に安定ならせん高次構造の構築が可能になった。しかも興味深いことに、AFMとTEMによる詳細な解析によって、熱力学的に安定ならせん高次構造は超分子重合過程において直接形成されるわけではなく、一旦ミスフォールドした準安定な超分子ポリマーが速度論的に形成されることが明らかになった。ミスフォールドした超分子ポリマーのフォールディングは溶液中で「日」の単位で進むため、任意の時間経過でサンプル溶液を採取し、AFM観察を行うことで、フォールディング過程における中間構造を可視化することに成功した。このように人工のナノ繊維構造体が、秩序だったらせん構造へと時間によりフォールディングする例はこれまでに報告がなく、タンパク質フォールディング機構の解明にも寄与しうる極めて稀な例である。さらに、中間状態の熱力学的安定性を温度可変吸収スペクトルにより精査したところ、構造と良い相関を示す熱力学的パラメータ(エンタルピー値)が得られ、フォールディングメカニズムの解明に大きく寄与した。また、A03班の足立らの研究グループと協働することで、小角X線散乱によるフォールディング過程の追跡も行い、AFMによって可視化されたらせん高次構造との良い相関を示すX線散乱データを得ることができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

吸収スペクトル測定による熱力学的パラメータ測定は非常に困難であったが、特別研究員のきめ細かい測定により、フォールディングメカニズムの解明につながる重要なデータを多く取得することができた。結果はすでに論文としてまとめられ、現在投稿中である。総じて、研究は予想を上回るペースで進展していると判断できる。

Strategy for Future Research Activity

上記の結果を踏まえ、本プロジェクトの最終年度となる本年度は、当初の目的としていた複数構成分子の複合化に着手し、複合化による新規自己集合現象の発現を目指す。具体的には、複数の構造ドメインが1本鎖内に共存する超分子ポリマーを構築し、あるドメインを選択的に外部刺激によって摂動を与え、トポロジー変化を誘発する。さらに、異種分子が互いを認識することで、初めて特異的なトポロジーを有する超分子集合体を構築する系をデザインし、実験的に実証する。

  • Research Products

    (53 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (45 results) (of which Int'l Joint Research: 24 results,  Invited: 7 results)

  • [Int'l Joint Research] Keel University(United Kingdom)

    • Country Name
      United Kingdom
    • Counterpart Institution
      Keel University
  • [Int'l Joint Research] University Paris-Saclay(France)

    • Country Name
      France
    • Counterpart Institution
      University Paris-Saclay
  • [Journal Article] Water-Induced Self-Assembly of an Amphiphilic Perylene Bisimide Dyad into Vesicles, Fibers, Coils, and Rings2018

    • Author(s)
      Mutsumi Ogasawara, Xu Lin, Hiroki Kurata, Hayato Ouchi, Mitsuaki Yamauchi, Tomonori Ohba, Takashi Kajitani, Takanori Fukushima, Munenori Numata, Rie Nogami, Bimalendu Adhikari, Shiki Yagai
    • Journal Title

      Mater. Chem. Front.

      Volume: 2 Pages: 171-179

    • DOI

      10.1039/C7QM00494J

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Two-Dimensional Chiral Self-Assembly of Barbituric Acid-Functionalized Naphthelene Derivatives2018

    • Author(s)
      Fabien Silly, Keisuke Aratsu, Shiki Yagai
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C.

      Volume: 122 Pages: 6412-6416

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b12460

    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hydrogen-bonded rosettes comprising p-conjugated systems as building blocks for functional one-dimensional assemblies2017

    • Author(s)
      Bimalendu Adhikari, Xu Lin, Mitsuaki Yamauchi, Hayato Ouchi, Keisuke Aratsu, Shiki Yagai
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 53 Pages: 9663-9683

    • DOI

      10.1039/C7CC04172A

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Alkyl Substituents on 2D and 1D Self-Assembly and Photovoltaic Properties of Hydrogen-Bonded Oligothiophene Rosettes2017

    • Author(s)
      Hayato Ouchi, Takahiro Kizaki, Xu Lin, Deepak Prabhu, Nagahiro Hoshi, Fabien Silly, Ken-ichi Nakayama, Shiki Yagai
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 46 Pages: 1102-1104

    • DOI

      10.1246/cl.170407

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Photoresponsive supramolecular copolymers from diarylethene-perylene bisimide hydrogen bonded complexes2017

    • Author(s)
      Bimalendu Adhikari, Tomoya Suzuki, Xu Lin, Mitsuaki Yamauchi, Takashi Karatsu, Shiki Yagai
    • Journal Title

      Polymer

      Volume: 128C Pages: 356-362

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2017.01.025

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Light-induced unfolding and refolding of supramolecular polymer nanofibers2017

    • Author(s)
      Bimalendu Adhikari, Yuki Yamada, Mitsuaki Yamauchi, Kengo Wakita, Xu Lin, Keisuke Aratsu, Tomonori Ohba, Takashi Karatsu, Martin Hollamby, Nobutaka Shimizu, Hideaki Takagi, Rie Haruki, Shin-ichi Adachi, Shiki Yagai
    • Journal Title

      Nature Commun.

      Volume: 8 Pages: 15254

    • DOI

      10.1038/ncomms15254

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Transformation from Amorphous into Helical Supramolecular Coaggregates through Molecular Recognition2018

    • Author(s)
      Keisuke Aratsu, Shiki Yagai
    • Organizer
      CEM Supra 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Self-foldable Supramolecular Polymer2018

    • Author(s)
      Deepak D. Prabhu, Shiki Yagai
    • Organizer
      CEM Supra 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Impact of Helical Organization of Hydrogen-Bonded Oligothiophenes on Photovoltaic Properties2018

    • Author(s)
      Hayato Ouchi, Takahiro Kizaki, Fabien Silly, Ken-ichi Nakayama, Shiki Yagai
    • Organizer
      CEM Supra 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Transformation of amorphous into helical supramolecular co-aggregates through molecular recognition2018

    • Author(s)
      Keisuke Aratsu, Shiki Yagai
    • Organizer
      Advanced Materials Science, Biology & Nanophotonics in Chiba
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Impact of helical organization of hydrogen-bonding oligothiophenes on photovoltaic properties2018

    • Author(s)
      Hayato Ouchi, Takahiro Kizaki, Fabien Silly, Ken-ichi Nakayama, Shiki Yagai
    • Organizer
      Advanced Materials Science, Biology & Nanophotonics in Chiba
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Self-foldable Supramolecular Polymer2018

    • Author(s)
      Deepak D. Prabhu, Shiki Yagai
    • Organizer
      Advanced Materials Science, Biology & Nanophotonics in Chiba
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Control of the topology of one dimensional supramolecular polymers by modification of π-conjugated moiety2018

    • Author(s)
      Yuichi Kitamoto, Ziyan Pan, Deepak D. Prabhu, Shiki Yagai
    • Organizer
      Advanced Materials Science, Biology & Nanophotonics in Chiba
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Application of Oligothiophene Supramolecular Polymer to Organic Photovoltaic Device2018

    • Author(s)
      Yuichi Kitamoto, Ziyan Pan, Deepak D. Prabhu, Shiki Yagai
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] Application of Oligothiophene Supramolecular Polymer to Organic Photovoltaic Device2018

    • Author(s)
      Hayato Ouchi, Ken-ichi Nakayama, Shiki Yagai
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] Emergence of Helical Supramolecular Copolymers through Molecular Recognition2018

    • Author(s)
      ARATSU, Keisuke; YAGAI, Shiki
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] 同一分子によるらせん状とリング状超分子ポリマーの作り分け2018

    • Author(s)
      東原口誠也、矢貝史樹
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] らせん状超分子共重合体におけるキラル側鎖の効果2018

    • Author(s)
      竹谷梨佳、新津敬介、矢貝史樹
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] アルキル鎖で連結されたペリレンビスイミドダイアドの共重合2018

    • Author(s)
      生原陸、矢貝史樹
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] 光に寄り構造転移する超分子ポリマー2018

    • Author(s)
      片山航佑、矢貝史樹
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] Design Smart Supramolecular Polymers by Spontaneous Curvature2017

    • Author(s)
      Shiki Yagai
    • Organizer
      ISPAC2017
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 形ある超分子ポリマーを創る2017

    • Author(s)
      矢貝史樹
    • Organizer
      第15回ホスト-ゲスト超分子化学シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 形のある超分子ポリマーのデザイン2017

    • Author(s)
      矢貝史樹
    • Organizer
      第66回高分子討論会
    • Invited
  • [Presentation] 形のある超分子ポリマーの物性2017

    • Author(s)
      矢貝史樹
    • Organizer
      第66回高分子討論会
    • Invited
  • [Presentation] Foldable and Unfoldable Supramolecular Fibers2017

    • Author(s)
      Shiki Yagai
    • Organizer
      ICON2
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Exotic supramolecular polymers2017

    • Author(s)
      Shiki Yagai
    • Organizer
      Materials Horizons Symposium: Electronic and Photonic Materials
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Figuration of Supramolecular Polymers with Spontaneous Curvature2017

    • Author(s)
      Shiki Yagai
    • Organizer
      SCS lectureship
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Switchable self-assembly of a pyridine-capped multi-stimuli responsive discrete π-system2017

    • Author(s)
      Kalathil K. Kartha, Naveen Kumar Allampally, Vladimir Stepanenko, Shiki Yagai, Gustavo Fern?ndez
    • Organizer
      ISMSC
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photocontrollable Helical Supramolecular Fibers2017

    • Author(s)
      Shiki Yagai
    • Organizer
      Chirality 2017 ISCD-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Helical Aggregation of Chiral Perylene Bisimide Dyad2017

    • Author(s)
      Ryunonsuke Shimadzu, Shiki Yagai
    • Organizer
      Chirality 2017 ISCD-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photo-Triggered Inversion of Supramolecular Chirality2017

    • Author(s)
      Daisuke Inoue, Shiki Yagai
    • Organizer
      Chirality 2017 ISCD-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Thermodynamically Stable Helical Supramolecular Copolymers2017

    • Author(s)
      Keisuke ARATSU, Shiki YAGAI
    • Organizer
      IUMRS-ICAM2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Kinetically Controlled Nanostructures of Supramolecular Polymers with Spontaneous Curvature2017

    • Author(s)
      Deepak D. Prabhu, Shiki Yagai
    • Organizer
      IUMRS-ICAM2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Metastable Helical Supramolecular Polymers2017

    • Author(s)
      Shiki Yagai
    • Organizer
      IUMRS-ICAM2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Helical Supramolecular Polymerization by Hydrogen-Bonding Oligothiophenes: Structure and Application to Organic Photovoltaics2017

    • Author(s)
      Hayato Ouchi, Takahiro KIZAKI, Kenichi NAKAYAMA, Fabien SILLY, Xu Lin, Shiki Yagai
    • Organizer
      IUMRS-ICAM2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Supramolecular Polymer of Barbituric Acid- Functionalized Anthracene2017

    • Author(s)
      Ziyan PAN, Deepak Dayanandan PRABHU, Shiki YAGAI
    • Organizer
      IUMRS-ICAM2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photo-unfoldable Supramolecular Polymers2017

    • Author(s)
      Shiki YAGAI, Atsuhito SUZUKI, Takashi KARATSU
    • Organizer
      IUMRS-ICAM2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Inversion of supramolecular chirality via photo-pathway2017

    • Author(s)
      Daisuke INOUE, Mitsuaki YAMAUCHI, Shiki YAGAI
    • Organizer
      IUMRS-ICAM2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Transformation from Amorphous to Helical Supramolecular Co-aggregates through Molecular Recognition2017

    • Author(s)
      Keisuke Aratsu, Shiki Yagai
    • Organizer
      ICON2
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Helical Organization of Hydrogen-Bonded Oligothiophenes: Impact on Photovoltaic Properties2017

    • Author(s)
      Hayato Ouchi, Takahiro Kizaki, Fabien Silly, Ken-ichi Nakayama and Shiki Yagai
    • Organizer
      ICON2
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高次螺旋構造を有する超分子ポリマーの形成におけるアルキル鎖の効果2017

    • Author(s)
      山田紘彰、脇田健吾、矢貝史樹
    • Organizer
      第66回高分子討論会
  • [Presentation] 円環状超分子ポリマーを形成するナフタレン化合物における連結部の効果2017

    • Author(s)
      金尾宜通、矢貝史樹
    • Organizer
      第66回高分子討論会
  • [Presentation] ジアリールエテンを導入した超分子ポリマーの光による形態変化2017

    • Author(s)
      福島卓弥、矢貝史樹
    • Organizer
      第66回高分子討論会
  • [Presentation] キラルなペリレンビスイミド二量体の超分子ポリマー形成2017

    • Author(s)
      嶋津龍之介、矢貝史樹
    • Organizer
      第66回高分子討論会
  • [Presentation] 光で開かれる集合経路:超分子キラリティの反転2017

    • Author(s)
      井上大輔、矢貝史樹
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ
  • [Presentation] 超分子共重合による自発湾曲ドメインの制御2017

    • Author(s)
      潘梓妍、矢貝史樹
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ
  • [Presentation] ジアリールエテンを導入した自発湾曲性超分子ポリマーの光による形態制御2017

    • Author(s)
      福島卓弥、矢貝史樹
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ
  • [Presentation] キラル側鎖を有するペリレンビスイミド二量体の自己集合2017

    • Author(s)
      嶋津龍之介、矢貝史樹、矢貝史樹
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ
  • [Presentation] 螺旋状超分子ポリマー形成におけるアルキル鎖の影響2017

    • Author(s)
      山田紘彰、矢貝史樹
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ
  • [Presentation] 自発湾曲によって複雑な集合経路を有する超分子ポリマー2017

    • Author(s)
      鈴木篤人、矢貝史樹
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ
  • [Presentation] ナノリングを形成するナフタレン化合物における連結部の効果2017

    • Author(s)
      金尾宜通、矢貝史樹
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ

URL: 

Published: 2022-12-28  

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