2019 Fiscal Year Annual Research Report
原子分解能透過電子顕微鏡観察による有機単分子の絶対立体配置決定
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19J22319
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
亀井 恒 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 透過電子顕微鏡観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分子の持つ究極的な三次元構造情報といえる絶対立体配置は，キラルな天然有機化合物や医薬品の生理活性の機能発現等の鍵となる非常に重要なファクターである．本研究の目標は，キラルな有機分子の絶対立体配置決定を従来のマクロで間接的な手法ではなく，原子分解能を持つ透過電子顕微鏡(TEM)での一分子直接観察により直接的に決定することである．ここで鍵となるのは，単分子の三次元的な情報を得る新たなTEM観察技術の開発と，観察対象分子を適切な担体上に孤立させてTEMでの単分子観察を可能とさせる担持法の開発である．
本年度はまず，三次元的なTEM観察技術の開発を行った．三次元的に配置した原子群をモデルとしてTEMシミュレーション像を作成し，シミュレーション像に対して当初の計画通りに数値的な解析を行い，個々の原子の三次元情報，特に深さ方向の情報を高い精度で得ることに成功した．これにより，解析手法の妥当性が示され，実際のTEM観察に必要な撮影手法や条件についても知見が得られた．次に，観察対象である有機分子を孤立させるための担体への担持法を検討した．先端の閉じたカーボンナノチューブであるカーボンナノホーンを担体として用い，有機分子の内外に担持させる方法を見出した．実際に単純な有機分子をカーボンナノホーンに担持させ，上記の通り開発した三次元TEM観察を適用し，一定の精度で対象分子の深さ方向の情報を得ることに成功した．
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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
本研究の目標に必要な新しい三次元的TEM観察技術を開発し，原子群のシミュレーション像と単純な分子の実験像を対象として，実際に解析可能であることを示した．また，観察対象分子の担体への担持方法について，当初の予定とは別の新たな担持法を開発した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は開発した三次元TEM観察技術の精度向上と，観察対象となるより複雑な有機分子の設計・合成を行う．三次元解析の精度に応じて分子サイズを決め，長さの異なるオリゴ(p-フェニル)基を導入してキラルな分子を合成する．そしてカーボンナノホーン内外への担持を検討する．
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