2022 Fiscal Year Annual Research Report
集団励起状態実現に向けた自己組織化能を有するπ-σ-π型分子の開発
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20K05449
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| Research Institution | Chitose Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
坂井 賢一 公立千歳科学技術大学, 理工学部, 准教授 (50342788)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 集団励起状態 / 蛍光 / 自己組織化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、「単一分子の励起状態」とは本質的に異なった「分子会合体における集団励起状態」を実現するための新規分子系の創出である。分子会合体の研究は、J会合体の発見以来、集団励起を起源とした新たな電子・光物性の開拓を視野に活発に進められているが、一般的に対象となる分子は、シアニン系色素やペリレンジイミド系色素に代表されるように、大きなπ共役系や大きな双極子モーメントをもつ分子が中心である。本研究では、サリチル酸メチル(MS)のような小さなπ系分子であっても、高濃度溶液中で会合体が形成される際にそれが安定に存在するための条件が整うならば、集団励起状態が実現し得ることを明らかにした。実際、MS2分子をアルコキシ鎖で連結した双頭型(π-σ-π型)分子MS-dyads が、高濃度溶液中で特異な吸収・蛍光特性を与えることを見出し、それが会合体全体に広がった集団励起状態に起因することを、NMR測定、X線による構造解析、DFT計算などを駆使して証明することに成功した。また、最終年度には会合体安定化に必要な要因を探るため、比較的小さなπ系骨格や化学修飾基の選定などを進めたところ、MSには炭素数４以上の直鎖アルカンを連結したならば、それがアンカーの役割を果たして会合体を安定化することや、小さなπ系分子としてビフェニル骨格をもつ分子であっても、高濃度溶液中で形成される会合体が、集団励起に起因した超分子キラリティを発現することを見出した。尚、MS-dyadsに関する結果を纏めた論文は、米国化学会の物理化学系専門誌(J. Phys. Chem. B)に掲載され,Supplementary Cover Artにも採用された。
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