Two-dimensional sheets with front and back faces constructed from rim-differentiated regular polygonal macrocyclic compounds

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19063
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Ogoshi Tomoki 京都大学, 工学研究科, 教授 (00447682)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: ピラー[n]アレーン / 二面性 / 二次元シート / 二分子膜

Outline of Final Research Achievements

Pillar[n]arenes, which were firstly reported by our group, are cyclic compounds with regular polygons. Thus, they form a two-dimensional supramolecular sheets. In this study, we have created a novel two-dimensional supramolecular sheets with two different sides and have investigated their properties and functions. As a result, we found that pillar[n]arenes with hydrophobic alkyl groups on one side and cationic groups on the other side form bilayer membranes. Furthermore, when the obtained bilayer membrane was mixed with hydrophobic guest molecules using a ball mill, solubilization depending on the guest chain length was observed. Additionally, by adsorbing them onto a substrate surface, a hydrophobic surfaces were created.

Free Research Field

高分子化学、超分子化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

代表的なシート状物質は、クレイがあげられる。有機カチオンをクレイ相間に挿入することで官能基化した二次元シートが得られるが、表と裏を区別して官能基化することは困難である。一原子の厚みを有するグラフェンシートにおいても、事後の表面への官能基修飾が行われているが、面選択的な修飾を行うことは同様に困難である。本研究での正多角柱分子ピラー[n]アレーンを基にした二面性二次元超分子シートは、裏表を有するという点から、これまでの二次元シートにはない一段上の構造概念を有している。これより、新構造概念の表裏を有する二次元シートという新分野を拓くことが出来た。