2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K13961
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山田 泰之 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 准教授 (10385552)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ロタキサン / カテナン / ポルフィリン / フタロシアニン / 分子包接 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ロタキサンやカテナンなどのインターロック型超分子は、共有結合で連結された分子に比べて柔軟な構造を持ち、酸・塩基や酸化還元、熱などの外部刺激により構造がダイナミックに変化することから、外部刺激応答性分子として利用できる。本研究では、二分子のポルフィリン金属錯体がフタロシアニン金属錯体をサンドイッチした構造を持つ多重インターロック型分子組織Mを構築し、そのフレキシブルな構造とポルフィリン・フタロシアニンの分子機能、およびポルフィリン－フタロシアニン間のナノ空間を利用して、(i) 分子包接反応を利用して「ものを持ち上げる」分子リフトの開発および(ii) 分子包接反応を利用して電気伝導度のスイッチングを行う単一分子素子の開発を行う。
本年度は、研究のベースとなるMの合成法確立および、この分子を方向選択的に金基板に固定化するためのリンカーの開発に取り組んだ。末端にベンズアルデヒド基を有するアルキルアンモニウム鎖を4本もつポルフィリンAと、4つのクラウンエーテルを持つフタロシアニンBを混合することで、AとBが4重の擬ロタキサン結合で連結されたface-to-face型会合体を構築した。その後、A末端のベンズアルデヒド基を4当量のピロールと反応させた後酸化して、もう一分子のポルフィリン環を構築することで、4重に架橋された2つのポルフィリン間に、4つのクラウンエーテルを持つフタロシアニンが4重にインターロックされた構造をもつ多重インターロック型分子組織Mを得た。当初、Mの収率はtrace量であったが、ポルフィリン形成反応の条件を種々検討した結果、安定して目的物が得られるようになった。一方、Mを金基板に固定化するためのリンカーとして、４つのメソ位フェニル基にアルキルチオ―ル基を導入した分子をデザイン・合成した。さらに、このリンカーを導入した多重インターロック型分子組織の合成にも着手した。
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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
本研究でクリアすべきステップは、下記の通りである。(i) 多重インターロック型分子組織Mの構築、(ii)多重インターロック分子の分子包接挙動の解明、(iii)多重インターロック型分子組織の基板への固定化、(iv) 分子リフトの機能評価と電導性測定。
本年度は、本研究の中核をなす上記項目(i)多重インターロック型分子組織の合成に成功するとともに、その反応収率の改善に成功した。また、項目(iii)多重インターロック型分子組織の基板への固定化におけるキー分子ユニットとなるアルキルチオール修飾ポルフィリン型リンカーの合成にも着手しており、この研究の萌芽性と3年間という研究期間を考えると、研究はおおむね順調に進行していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
現段階で、本研究のキー分子である多重インターロック型分子組織の構築に成功しているため、今後、この分子組織の持つナノ空間内部への分子包接挙動の解明を進める予定である。また、同時に開発を進めているアルキルチオール修飾ポルフィリン型リンカーの合成を達成し、金基板への吸着特性を確認した後、このリンカーを組み込んだ多重インターロック型分子組織を合成し、最終目標である(i) 分子包接反応を利用して「ものを持ち上げる」分子リフトの開発および、(ii) 分子包接反応を利用して電気伝導度のスイッチングを行う単一分子素子の開発につなげる。
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