2017 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 | インターロック型分子組織 / ロタキサン / ポルフィリン / フタロシアニン / 分子包接反応 |
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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、共有結合により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可能である。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について検討することを目的とする。
本年度は、本研究の中核をなす多重インターロック型ポルフィリン・フタロシアニン分子組織の分子認識反応について検討した。アルキルアンモニウム側鎖により４重に架橋されたポルフィリン二量体に４つのクラウンエーテルを側鎖に持つフタロシアニンが４重にインターロックされた多重インターロック型分子組織は、ポルフィリン２分子がフタロシアニン１分子をサンドイッチしたfade-to-face型構造を有していることから、ポルフィリンとフタロシアニン間に２つのナノ空間を持つ。このナノ空間は、２つの平面性分子と４つのアンモニウムイオンに囲まれており、２つのアニオン性側鎖を有するポルフィリンを中心に分子包接反応に適している。種々検討を行った結果、この多重インターロック型分子組織は、内部ナノ空間の「入り口」のサイズよりも大きいジアニオン性ポルフィリンを取り込むことが分かった。これは、ロタキサンという柔軟に変化しうる構造によりポルフィリンとフタロシアニンが連結していることに起因すると考えられる。
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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(ii) 多重インターロック分子の分子包接挙動の解明の部分を中心的に検討し、多重インターロック型分子組織の柔軟な構造に由来するユニークな分子包接反応についての重要な知見を得た。
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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するとともに、分包接反応についての知見が徐々に得られつつある。今後さらに、分子包接挙動の探索を進める予定である。さらに、アルキルチオール修飾ポルフィリン型リンカーを用いて多重インターロック型分子組織を金基板上に固定化し、 (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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