Fabrication of rotaxane-type meso-macroscopic molecular devices whose molecular motions can be converted into mechanical force

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02787
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35030:Organic functional materials-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Yamada Yasuyuki 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 准教授 (10385552)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 分子機械 / ロタキサン / ポルフィリン / フタロシアニン / アルキル鎖

Outline of Final Research Achievements

We attempted to fabricate molecular machines based on the porphyrin/phthalocyanine face-to-face molecular conjugates connected through fourfold rotaxane structures. As a result of this research, the following finding which is considered to be useful for the future design of molecular machines were obtained. "Generally, an alkyl chain is considered to be a flexible molecular linker. Although a sufficiently long alkyl chain behaves flexibly like a molecular string, a short alkyl chain sometimes behaves like a molecule-sized scale because of the intrinsic rigidity."

Free Research Field

超分子化学、錯体化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

アルキル鎖は様々な機能性分子や分子機械構築に利用されるユニットである。一般的にアルキル鎖を用いて２つの機能性ユニットを連結する場合、アルキル鎖はフレキシブルな「分子の糸」として２つの機能性ユニット間の最大距離を規定する役割を与えられることが多い。しかし、C6, C8のような短いアルキル鎖ではCH2基の水素原子間の立体障害とsp3炭素の結合角に由来する構造的制約が顕在化し、分子の糸ではなく、むしろ剛直な分子の定規のように振る舞いうることが明らかになった。この知見は、分子機械や機能性分子のデザインに応用可能である。