2019 Fiscal Year Annual Research Report
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17H01033
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
磯部 寛之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (30302805)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河野 裕彦 東北大学, 理学研究科, 客員研究者 (70178226)
中井 祐介 兵庫県立大学, 物質理学研究科, 准教授 (90596842)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 分子機械 / ナノチューブ / フラーレン / 分子ベアリング / 固体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「固体内慣性運動を実現する湾曲π面分子の構造科学」と題した本研究は，固体内分子機械という学際領域での新現象・新機能の発見・開拓を目指すものであり，1. 固体内慣性運動の実証・精密検証，2. 固体内慣性運動の一般化に向けた理論的解析およびそのフィードバックに基づく新奇ナノ分子機械の設計・合成， 3. 固体内慣性運動のもたらす新現象・新機能の探索，の三つの主題項目について検討を進めた．前年度において，筒状芳香族炭化水素からなる外枠とフラーレン回転子からなる分子ベアリングシステムにおいて，本研究課題で想定した固体内慣性運動を実証したが，本年度はさらに様々な回転子からなる分子ベアリングの設計・合成を通して新奇固体分子機械の開発を進めた．特に，分子ベアリングにおけるゲスト回転子の形状を変化させることにより，固体内での運動様式の制御が可能であることを示すことができた．例えば多環式芳香族化合物であるピレンを筒状分子に取り込ませた場合，筒状分子がゲスト分子の構造に合わせて変形することで固体内での滑らかな分子運動が妨げられることを明らかにした．また，予想外にもこの筒状分子とピレンからなる会合体は，固体中において興味深い二重らせん状パッキング構造を取ることを見出した．また，楕円体状のゲスト分子C70を用いた分子ベアリングの構築と固体内回転運動の解明も行った．前年度に報告した球体状のC60は固体中で等方性回転を示したのに対し，C70は単軸回転を示した．化学構造や分子形状にはわずかな違いしかないにも関わらず，固体内分子運動には非常に大きな影響を与えた点は興味深い．さらに，詳細なダイナミクスの解析により，固体内分子回転には活性化エントロピー項が重要であることを明らかにした．将来のナノ分子機械開発に向けた重要な知見であると考えている．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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