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2013 Fiscal Year Annual Research Report

確率共鳴現象を利用した人工分子モーターの実現

Research Project

Project/Area Number 23655109
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

中村 貴義  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (60270790)

Keywords分子ローター / 一方向回転 / クラウンエーテル / 超分子
Research Abstract

生物においては、『確率共鳴現象(stochastic resonance)』に基づいた熱揺動を利用し、高効率エネルギー変換を実現している。この原理に基づく人工分子モーターを結晶系で実現することは、今後、高効率エネルギー変換系などの開拓へ向けての大きなステップとなりうる。熱揺動を利用した一方向回転実現には、ブラウン-ラチェット機構の利用が現実的である。そのためには1)非対称(ノコギリ歯型)回転ポテンシャルおよび2)その摂動機構を構築する必要がある。2)については、分子が持つダイポールに対し、外部からの電場印加により実現可能であると考えられる。そこで、本研究では、ブラウン-ラチェット機構による一方向回転を実現し、さらに将来的エネルギー変換素子となる人工分子モーター構築を目指して、まずは第一段階の必要条件である非対称ポテンシャルの実現に向けて検討を行った。具体的には、キラルなクラウンエーテルを導入することで、のこぎり型ポテンシャルの実現を図るとともに、それに伴う新奇物性の探索を行った。dicyclohexano[18]crown-6誘導体として、新たにtrans-syn-transおよびtrans-anti-trans誘導体の合成を行った。trans-syn-trans誘導体は結晶内で比較的フラットな構造をとり、回転ポテンシャルに対する摂動は比較的小さいものと予想される。一方、trans-anti-transラセミ体結晶においては、クラウンエーテルのコンフォメーションは、カチオンを包み込む形をしており、のこぎり型ポテンシャル形成に有効な構造を採っていることが分かった。また、回転子として4-aminopyridineのモノプロトン化物を用いた場合には、誘電応答のヒステリシス挙動が観測された。

  • Research Products

    (8 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Design of Crystalline Spaces for Molecular Rotations in Crystals2014

    • Author(s)
      Z. Q. Liu, K.Kubo, S. Noro, T. Akutagawa and T. Nakamura
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 14 Pages: 537-543

    • DOI

      10.1021/cg4013262

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gold Nanoparticle Assemblies Stabilized by Bis(phthalocyaninato)lanthanide(III) Complexes through van der Waals Interactions2014

    • Author(s)
      Y. Noda, S. Noro, T. Akutagawa and T. Nakamura
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 4 Pages: 3758

    • DOI

      10.1038/srep03758

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dielectric and Structural Phase Transition of [Ni(dmit)2]- Salt with (4-ethoxyanilinium)([18]crown-6) Supramolecular Cation2013

    • Author(s)
      Q. Ye, P. P. Shi, X. Q. Fu, T. Akutagawa and T. Nakamura
    • Journal Title

      CrystEngCommun

      Volume: 15 Pages: 5307-5313

    • DOI

      10.1039/c3ce40220g

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal Structure of a Supramolecular Cation Salt (adamantylammonium+)2(benzo[18]crown-6)2[Pd(dmit)2]2-(acetone)22013

    • Author(s)
      K. Kubo, Y. N. Yan, S. Noro, T. Akutagawa and T. Nakamura
    • Journal Title

      Inorganica Chimica Acta

      Volume: 404 Pages: 206-209

    • DOI

      10.1016/j.ica.2013.02.018

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecule-Displacive Ferroelectricity in Organic Supramolecular Solids2013

    • Author(s)
      H. Ye, Y. Zhang, S. Noro, K. Kubo, M. Yoshitake, Z. Liu, H. Cai, D. Fu, H. Yoshikawa, K. Awaga, R. G. Xiong and T. Nakamura
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 3 Pages: 2249

    • DOI

      10.1246/bcsj.20110371

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] [Ni(dmit)2]- Salt with Flexible Supramolecular Cation Rotator2012

    • Author(s)
      Q. Ye, P. P. Shi, Z. Q. Chen, T. Akutagawa, S. Noro, and T. Nakamura
    • Journal Title

      Inorg. Chem. Commun

      Volume: 20 Pages: 219-224

    • DOI

      10.1016/j.inoche.2012.03.012

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Dielectrics based on Supramolecular Rotator Units in Single Crystals2014

    • Author(s)
      T. Nakamura
    • Organizer
      Symposium on Molecular Science and Synthesis of Functional Molecules for Next Generation
    • Place of Presentation
      広島大学 (広島県)
    • Year and Date
      20140310-20140311
    • Invited
  • [Presentation] Supramolecular Rotators for Ferroelectrics and Multiferroics2013

    • Author(s)
      T. Nakamura, S. Yoshitake, K. Kubo, S. Noro and T. Akutagawa
    • Organizer
      The 15th Asian Chemical Congress
    • Place of Presentation
      Resorts World Sentosa (Sentosa, Singapore)
    • Year and Date
      20130819-20130823
    • Invited

URL: 

Published: 2015-05-28  

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