2018 Fiscal Year Annual Research Report
Multicomponent pi-Assembly Figuration
| Project Area | pi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions |
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| Project/Area Number |
26102010
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
矢貝 史樹 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (80344969)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 超分子ポリマー / フォールディング / ジアリールエテン / トポロジー / 光応答性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は、ねじれたπ電子系コアを有するバルビツール酸モノマー分子が示す、「湾曲性を有する超分子ポリマー」の自発的フォールディング現象のメカニズムに基づき、光によるフォールディングが可能な「湾曲性を有する超分子ポリマー」の研究に取り組んだ。光応答部位として、ジアリールエテンを有するモノマー分子を設計し、合成した。ジアリールエテンは、紫外光照射によって閉環反応を起こし、π共役系が拡張されることが分かっている。すなわち、開環体状態ではモノマー分子がねじれ、構造が乱れた超分子ポリマーが形成されるが、閉環体にすることで分子間におけるπ電子間相互作用が強まり、構造の乱れを修復できると考えた。
開環体状態にあるモノマー分子をメチルシクロヘキサン中で冷却すると、ランダムコイル状に伸長した超分子ポリマーが形成されることがAFM観察により明らかになった。AFM画像を詳細に観察すると、分子と強く吸着するグラファイトを基板として用いると、超分子ポリマーが所々切断されている様子が見受けられた。興味深いことに、切断される箇所は湾曲の方向が変化する継ぎ目であり、この部分は以前の研究によって、欠陥構造であることが示唆されていた。すなわち、今回初めて、AFMにより機械的に脆い欠陥部分を可視化できたと言える。
上記のジアリールエテン部が開環体状態にある超分子ポリマーの溶液に紫外光を照射すると、吸収スペクトルの劇的な変化が現れ、ジアリールエテン部位の閉環反応が示唆された。AFMにより超分子ポリマーの構造を観察すると、螺旋を巻いたドメインが多く観察されており、また切断されているような部位は見受けられなかった。このことより、ジアリールエテン部が閉環体になることで、欠陥が修復されたと考えられる。この結果は、高エネルギー研究所における小角X線散乱測定においても支持された。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Self-folding of supramolecular polymers into bioinspired topology2018
Author(s)
D. D. Prabhu, K. Aratsu, Y. Kitamoto, H. Ouchi, T. Ohba, M. J. Hollamby, N. Shimizu, H. Takagi, R. Haruki, S. Adachi, S. Yagai
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Journal Title
Science Advances
Volume: 4
Pages: eaat8466
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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