2019 Fiscal Year Research-status Report
Creation of Multifunctional Molecular Assembly from Macrocyclic Conjugated Systems
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17K05839
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
伊與田 正彦 首都大学東京, 理学研究科, 客員教授 (50115995)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大谷 裕之 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (30213763)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超分子化学 / 超分子機能材料 / ナノ集積体 / 巨大πダイマー / モルフォロジー / アクチュエータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、活発な研究が展開されているナノ構造体の研究を、巨大有機環状共役系が作る超分子集積体を用いて行うことが本研究の目的である。具体的には、種々の巨大環状共役系を合成して、巨大環状分子が作り出す超分子集積体のモルフォロジーをコントロールすることにより、熱・光・有機溶媒蒸気に応答するナノ集積体を創製して、分子レベルでのスイッチ・デバイス機能を発現させることを目的とした。令和元年度は、次の3課題に取り組んだ。(1) 巨大環状分子が作り出す超分子集積体のモルフォロジーをコントロールして、巨大ラジカルカチオンπダイマーを構築し、そのX線結晶構造解析によって非常に大きな３次元π共役系の性質を調べると共に、固体NMRスペクトルによって、この系が大きな芳香族性を示すことを明らかにした。 (2) 剛直な骨格をもつ巨大環状共役分子が、そのアルキル置換との相互作用によって“誘導適合”型積層を示し、その結果、多彩なモルフォロジー変化と熱刺激応答性を示すことを見出した。(3) 大環状オリゴチオフェン6量体を用いてベイポクロミズムを示すと同時に、可逆な形状変化を示す系を作り出した。この研究は、分子レベルでのアクチュエータの作成に応用可能である。また、この研究は、ナノ構造をもつファイバーが有機溶媒を取り込む際に形状変化を示すことを明らかにしたもので、従来の研究とは異なる独創的なものである。さらに、溶媒刺激による形状変化は、小エネルギーによって達成できるので、現在、さらにその詳細を調べている。
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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
令和元年度において (1)巨大ラジカルカチオンπダイマーを構築し、そのX線結晶構造解析によって非常に大きな３次元π共役系の性質を調べると共に、固体NMRスペクトルによって、この系が大きな芳香族性を示すことを明らかにした。(2) “誘導適合” 型積層を示すアルキル置換巨大環状分子の多彩なモルフォロジー変化と熱刺激応答性を見出した。さらに (3) 大環状オリゴチオフェン6量体を用いてベイポクロミズムを示すと同時に、可逆な形状変化を示す系を作り出し、その分子レベルでのアクチュエータ機能の発現を示すことができた。これらの結果から、おおむね順調に進んでいると判断した。ただ、(3) のアクチュエータ機能に関しては、現在、その論文をまとめており、令和2年度に完成できるものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
巨大環状分子から得られるファイバーのアクチュエータ機能に関しては、すでに米国化学会誌（JACS）に投稿しており、最初の論文発表となると考えているが、アクチュエータ機能の溶媒依存性から、当初とは逆の動きを示す現象も見出したので、その結果をまとめて第二の論文発表をすることを計画している。
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| Causes of Carryover |
本研究によって、当初、予定した研究成果を得ることができたが、ナノファイバーのアクチュエータ機能の確立には、さらに時間がかかることが分かった。そこで、補助事業期間延長申請を行って、令和２年度に研究を継続することとした。この件は、日本学術振興会から補助事業期間延長承認を受けており、それに沿って650,000円を使用する予定である。
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