2016 Fiscal Year Annual Research Report
Process development by using the optimization of inclusion and crystallization of fulleren
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16H04561
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| Research Institution | Sojo University |
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Principal Investigator |
草壁 克己 崇城大学, 工学部, 教授 (30153274)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
櫻木 美菜 (水谷美菜) 崇城大学, 工学部, 助教 (90646829)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 金属有機構造体 / シクロデキストリン / 多孔質結晶 / ナノ孔 / フラーレン / 蛍光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多孔質ナノ孔結晶体であるシクロデキストリン系金属有機構造体(CD-MOF)の内部には、構成するγ-シクロデキストリン(γ-CD)の内表面に形成される疎水性空間と結晶化することで6個のγ-CDに取り込まれて新たに形成される親水性空間が存在する。そのためCD-MOFは従来の多孔質材料ではみられない両親媒性ナノ孔結晶として機能することがわかった。本研究では初めにCD-MOF内にフラーレンC60を高密度に導入することを目的として研究を進めた。C60は水に不溶であるので、水溶液を用いた結晶化はできないので、始めにγ-CDとC60の粉体を機械的に粉砕した後、水溶液中で超音波処理することで、トルエン抽出法などの手法に比べて高効率でC60①分子とγ-CD2分子からなる包接化合物を調製することに成功した。この包接化合物水溶液を原料として、KOHを加えてメタノールの蒸気拡散法によりC60を導入したCD-MOF(C60/CD-MOF)を結晶析出できた。同様にC70の包接化合物を合成して、C60とC70包接化合物の混合溶液からの結晶析出を試みたが、分子サイズの大きなC70についてもC60と同様に結晶化が進むために、CD-MOFのナノ空間による分子ふるいを利用したC60/C70の晶析分離性が低いことがわかった。次にC60/CD-MOFの蛍光特性を明らかにしたところ、通常の条件ではC60粉末からの傾向は観測できないが、C60/CD-MOFにすることで、C60が孤立して存在するために、濃度消光の効果が弱くなるために蛍光を観察できるようになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
C60/C70の晶析分離を実現することができなかったが、このことからCD-MOFが柔軟にサイズの大きな分子を取り込むことができるという新しい知見を得ることができたので、現在は、分子サイズの大きな水溶性ポルフィリンや蛍光色素（ローダミンBやフルオレセイン）などのCD-MOFへの導入を行い、その蛍光特性を明らかにするところまで研究が発展している。当初の計画よりも波及効果の大きな成果につなげることが期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
CD-MOF内へ機能性の異なる2種類の分子を高密度、高分散で導入し、分子を孤立化することができる。C60とポルフィリンでは蛍光強度増幅の効果と近接した分子間の電子移動による蛍光特性の変化についての知見を得ることができる。また、貴金属塩をCD-MOF内に導入すると、γ-CDを構成するグルコースの還元作用により自発的に貴金属ナノクラスターが生成すること、CD-MOF内にモノマー分子を導入して重合を行えば、ナノファイバーあるいはナノネットワークが構築できるなど研究が大いに進展することが期待できる。
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