2009 Fiscal Year Annual Research Report
精密分子設計に基づく固液界面での2次元分子結晶の制御と機能
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21245012
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
戸部 義人 Osaka University, 基礎工学研究科, 教授 (60127264)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
廣瀬 敬治 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (10252628)
田原 一邦 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40432463)
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| Keywords | 合成化学 / パイ共役系 / 走査プローブ顕微鏡 / 自己組織化 / 分子認識 |
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| Research Abstract |
本研究は、有機分子をデザインすることにより、固体表面にプログラム化された2次元分子ネットワークを構築するための指導原理を導出し、未開拓の2次元結晶工学を拓開くことを目的として行った。具体的には、以下の三つの課題について研究を行った。
・ 多重の分子間相互作用による複雑な多成分2次元結晶構造の構築:分子間に働くファンデルワールス力と水素結合あるいは双極子一双極子相互作用を利用するとともに、固体基盤と吸着分子間の相互作用も最適化することにより、ともにこれまで達成されたことがない、4成分からなるカゴメ構造の2次元結晶および4角形タイル構造の2次元交互パターンの形成を実現した。
・ 2次元結晶の動的挙動と指導原理の導出:ファンデルワールス力により固液界面において形成される2次元結晶について、従来研究してきた高対称アルキル置換3角形分子に代わって対称性の低い3角形分子を用いることにより、パターン形成の熱力学的考察を行った。その結果、これまでに提案したエンタールピーに基づく半定量的解析が可能な系と、エントロピーまでも含める必要がある系の存在が示唆された。
・ 2次元ナノ空間の反応場としての利用:まず、高対称アルキル置換3角形分子がファンデルワールス力により固液界面において形成する6角形のナノ空間を利用するための戦略を確立することを目的とし、異なるアルキル基により交互に置換された3角形分子を用いることにより、任意の官能基をナノ空間内に配置できることを実証した。次いで、ナノ空間における異分子間の共有結合形成反応、ナノ空間に取り込まれた異分子とネットワークを形成している分子間との共有結合形成による2次元ポリマーの形成、および外部刺激によるナノ空間のサイズ制御とそれに伴うゲスト分子の吸脱着制御を行うため、必要な基質の合成を行った。
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