2016 Fiscal Year Annual Research Report
超分子ゲルの高密度集積～高効率・高選択的ＨＰＬＣのための新戦略
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15H02187
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
伊原 博隆 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (10151648)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永岡 昭二 熊本県産業技術センター(ものづくり室、材料・地域資源室、食品加工室), その他部局等, 研究主幹 (10227994)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超分子ゲル / 二次キラリティ / 円偏光発光 / π共役系 / 多孔質シリカ / 吸着剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ⅰ．超分子ゲルツールの開発と二次構造の評価
（１）アスパラギン酸やグルタミン酸、γ－アジピン酸を起点物質としてキラルな超分子ゲルツールを作製した。ゲル化能や二次キラリティ、さらにはシリカ粒子との複合体の分子認識能が、アミノ酸のわずかなメチレン数の差によって生じることを確認した。
（２）カチオン性およびアニオン性親水部を有するグルタミン酸誘導体から形成される超分子ゲルについて、ナノ構造ならびに２次キラリティを電子顕微鏡やコンフォーカル顕微鏡、円二色性スペクトル、円偏光ルミネッセンスによって評価した。発光色素とのバイナリシステムについて系統的に調査した結果、二次キラリティを増幅することによって世界最高値の円偏光発光度の検出に成功した。研究成果の一部は、Angew. Chem. Int. Ed.で発表した。
Ⅱ．π共役系有機相の新規開発と多孔質担体への固定化
（１）昨年度に引き続き、グルタミン酸系超分子ゲルツールを固定化した多孔質シリカ担体について、ＨＰＬＣにおける分子認識型分離能の確認とその機構についての解明研究を行った。超分子ゲルツール中に含まれるカルボニル基とゲスト分子との多重相互作用が選択性を著しく増加させることを確認した。
（２）今年度より、当初の提案にはなかった多重相互作用ツールとして、ジヒトロキシナフタレンとトリアジンの共重合体に着目し、研究を展開した。単独共重合によって直径が０．２～数μｍの単分散かつ真球状の微粒子が作製できること、また多孔質シリカの界面上に導入・固定化できることを確認した。同共重合体は、５００～６００℃程度での焼成により、アモルファスカーボン状に環化反応が進行し、π共役系有機相として利用できることを確認した。得られた複合体は、吸着剤の基本性能として、分子の直線性や平面性を著しく識別することを確認した。
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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
当初の研究計画どおり、分子認識の要となる分子デザインの起点として、超分子ゲル系有機相に着目して研究を実施している。中でも、グルタミン酸をベースとした超分子ゲルツールについて、その配向状態について詳細に検討し、当初計画をさらに発展させて、発光性分子との組み合わせによるバイナリ・システムに展開した。とくに同システムから生成される二次キラリティと円偏光発光現象に踏み込んで研究を進めたところ、当初予想していなかった、有機溶液系では世界最高値のなる円偏光発光度を得ることができた。
一方、当初計画では、分子認識のための相互作用点としてカルボニルπ電子に着目し、カルボニル基を高密度集積と配向制御を主な研究目標として掲げてきたが、研究を進める中で、ジヒドロキシナフタレンとトリアジンの共重合物に着目・取り組んだ結果、単独共重合によって単分散かつ真球状の微粒子が作製できること、さらは多孔質担体との混合条件下でハイブリッド化が容易に達成できること、加えて、多孔質担体の空孔特性を維持できるなど、次年度の展開に繋がる技術を確立することができた。
以上のように、当初計画を展開することによって当初目標を上回る研究成果が上がったと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
進捗状況欄で述べたように、昨年度は、（１）キラルな超分子ゲルツールによるバイナリシステムを用いて、世界最高値となる円偏光発光度を実現できたので、研究計画を一部変更・追加して、今年度は円偏光発光を利用したセンシングについて追求したい。また、（２）新たな相互作用点の候補として開発した、ジヒドロキシナフタレンとトリアジンの共重合からなるπ共役システムをさらに展開し、複合化のための担体の多様化を通じて応用・展開範囲を拡大する。具体的には、下記のような研究計画を追加・実施したい。
（１）グルタミン酸系超分子ゲルツールに分子認識部位を導入し、外部刺激による応答を円偏光発光現象により評価する。溶液系で基本現象を確認したのち、ポリマー複合系やキャリヤ担体中への導入を検討する。
（２）ジヒドロキシナフタレンとトリアジンとの共重合を様々な担体、たとえば多孔質シリカやコロイダルシリカ、セライト、繊維状天然高分子材料等で実施し、ハイブリッド化技術の確立を目指す。また、焼成プロセスにより、π共役系導入量の制御を試みる。得られたハイブリッドの分子認識能や選択吸着能を、π共役系導入量の視点から調査する。
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[Presentation] Supramolecular gel-based circularly polarized luminescent system2016
Author(s)
Yutaka Okazaki, Taisei Goto, Masahiro Ueki, Yutaka Kuwahara, Makoto Takafuji, Hirotaka Ihara
Organizer
12th Saint-Petersburg Conference of Young Scientists with international participation "Modern Problems of Polymer Science''
Place of Presentation
Saint-Petersburg, Russia
Year and Date
2016-11-14 – 2016-11-17
Int'l Joint Research
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