2001 Fiscal Year Annual Research Report
一次元π電子系の集積化とそのコヒーレント光化学反応特性
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11223202
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| Research Institution | HOKKAIDO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
下村 政嗣 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (10136525)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 賢 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (00322850)
居城 邦治 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (90221762)
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| Keywords | DNA / DNAミメティックス / パイ電子 / 一次元分子集合系 / 鋳型重合 / 単一分子 / 単分子膜 |
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| Research Abstract |
パイ電子系が規則的に集積化すると、分子性結晶におけるFrenke1型励起子形成やシアニン色素のJ会合体におけるコヒーレントな自然放出である超放射現象、光合成系のアンテナ色素分子配列系における超高速励起子伝達など、ユニークな光物性が発現する。長距離にわたる励起子の伝搬と、それによって高効率で集められた励起エネルギーによる電荷分離などを検討する実験系の構築を目的として、多数の分子が1次元に集積された分子配列系をナノメータースケールからメゾスコピックスケール(サブミクロン)にいたる領域で階層的に構造化する。本年度は以下の成果を得た。
1 DNAを鋳型とする1次元π電子系分子配列系の作製 DNAは制御された分子量とモノマーシーケンス、ならびに水素結合対形成に基づく分子情報を有しており、DNAを鋳型とすることで1次元π電子分子配列系の作製が可能となった。具体的には、π電子系としてジアセチレン基を有する核酸塩基誘導体を新規に合成した。ジアセチレン誘導体を気液界面に展開することで単分子膜を作製した。下水相に相補的なオリゴヌクレオチドを添加することで、気液界面で塩基対が形成され、それにより、ジアセチレン基が1次元に配列した構造が形成した。さらに紫外線照射によりジアセチレン基が重合し、よりπ電子が一次元に広がったポリ(ジアセチレン)をつくることができた。
2 マクロ配向技術の確立 気液界面に形成される単分子膜を基板上に移し取る時に形成される流動配向場を利用して、鋳型となるDNA一分子を配向固定化することに成功した。具体的には、二重らせんDNA水溶液上にカチオン性両親媒性化合物を展開し、気液界面にポリイオン複合体単分子膜を作製した。水中から固体基板を垂直に引き上げることで、複合単分子膜を移し取った。移し取るときの条件を制御することで、DNA一分子を伸張固定化できることを見出した。鋳型となるDNAを伸張できることから、形成したポリ(ジアセチレン)からなる1次元π電子系分子配列系の配向制御に目処が立った。
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[Publications] K.Ijiro: "Base-pair Mapping by Chemical Force Microscopy on Nucleobase Self-Assembled Monolayers"Colloids and Surfaces, A. 198-200. 677-682 (2002)
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[Publications] H.Sunami: "Nucleobase Mapping of Self-Assembled Monolayers by Chemical Force Microscopy"Mol.Cryst.Lyq.Cryst. 371. 151-154 (2001)
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[Publications] M.Morisue: "Two-Dimensional Nucleobase Self-Organization Supported by Base-Pairing and Stacking at the Air-Water Interface"Mol.Cryst.Lyq.Cryst. 371. 379-382 (2001)
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[Publications] J.Matsumoto: "Photopolymerization of the Diacetylene Nucleobase Monolayers Controlled by Triplex Formation"Mol.Cryst.Lyq.Cryst. 371. 33-36 (2001)
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[Publications] K.Ijiro: "Molecular Assemblies Based on DNA-Mimetics : Effect of Monolayer Matrix on Photopolymerization of Diacetylene -containing Nucleobase Monolavers"Studies in Surface Science and Catalysis. 132. 481-484 (2001)
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[Publications] M.Morisue: "Fine Tuning of Chromophore Orientation Due to Hydrogen Bond Formation in Nucleobase-Terminated Azobenzene Monolayer"Studies in Surface Science and Catalysis. 132. 549-552 (2001)
