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2012 Fiscal Year Annual Research Report

光・磁場・渦運動を用いた新規キラル科学の開拓

Research Project

Project/Area Number 24350065
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

石井 和之  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20282022)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywordsキラリティー / 磁気キラル二色性 / 流体力学 / 光化学 / ホモキラリティー
Research Abstract

本研究では、光・磁場・流体運動により誘起される分子キラリティーに基づく新規キラル科学の開拓を目的とする。具体的には、生体分子や光合成細菌の磁気キラル二色性を測定し、(1)生命のホモキラリティーと磁気キラル二色性の関係解明、(2)新規不斉合成法の開拓等を行う。また、エバポレーター回転で生成するキラルJ会合体を様々なスケールで解析することで、(1)流体運動と超分子ナノキラリティーの関係解明、(2)キラルJ会合体を不斉場とした単分子の光学活性誘起等も試みる。これらの研究を遂行することで、光・磁場・流体運動を利用した新規不斉合成法を開発するとともに、生命のホモキラリティー解明への手掛かりを得る。
今年度は、流体運動で誘起される分子キラリティーに関して以下の知見を得た。水と同程度の密度を有するポリスチレン粒子の動きを撮影することで、エバポレーター回転で生じるナスフラスコ内のmm~μmの水の動きを可視化し、巨視的流体運動を流体力学的に理論解析した。量子化学計算を用い、吸収・CDスペクトル・AFM等のデータを完全に再現できる数十nmオーダーのキラルJ会合体の構造を決定することに成功した。その結果、流体運動の捻れと超分子の捻れを比較し、それらの捻れの向きが一致することを見出した。これより、流体運動が超分子キラリ
ティーを誘起するメカニズムについて初めて提案することに成功した。
また、芳香族化合物のππ*と励起子キラリティーに基づく磁気キラル二色性を利用することで、ZnクロロフィルJ会合体における磁気キラル二色性の観測に成功した。これは、2例目のππ*による磁気キラル二色性であり、論文はChem.Commun.のa Hot articleに選出された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

流体運動がどのように分子キラリティーに影響するか?は、長年解明が望まれていた難問であったが、今回、流体運動の捻れと超分子キラリティーの関係を初めて明らかとしたため。

Strategy for Future Research Activity

今年度、流体運動と超分子ナノキラリティーの関係を解明できたので、生体分子や光合成細菌の磁気キラル二色性を測定し、生命のホモキラリティーと磁気キラル二色性の関係解明、新規不斉合成法の開拓等を行う。これらの研究を遂行することで、光・磁場・流体運動を利用した新規不斉合成法を開発するとともに、生命のホモキラリティー解明への手掛かりを得る

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

上述した推進方策に基づき、生体分子アミノ酸、ペプチドにおける磁気キラル二色性を測定し、生命のホモキラリティーと磁気キラル二色性の関係について研究を進める。さらに、今年度本科学研究費補助金で購入したパルス磁場発生装置(~10T)と分光光学系を組み合わせることで、パルス強磁場下磁気キラル二色性測定装置を開発し、測定を行う。

  • Research Products

    (21 results)

All 2013 2012

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (16 results)

  • [Journal Article] Electronic absorption, MCD, and luminescence properties of porphyrin J-aggregates2013

    • Author(s)
      Y. Kitagawa, T. Miyatake, K. Ishii
    • Journal Title

      J. Porphyrins Phthalocyanines

      Volume: 17 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1142/S1088424613500090

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Functional Singlet Oxygen Generators based on Phthalocyanines2012

    • Author(s)
      K. Ishii
    • Journal Title

      Coord. Chem. Rev.

      Volume: 256 Pages: 1556-1568

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2012.03.022

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mageto-chiral dichroism of artificial light-harvesting antenna2012

    • Author(s)
      Y. Kitagawa, T. Miyatake, K. Ishii
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 48 Pages: 5091-5093

    • DOI

      10.1039/C2CC30996C

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 有機ラジカル結合型色素の光化学と光機能2012

    • Author(s)
      石井和之
    • Journal Title

      光化学

      Volume: 43 Pages: 69-74

  • [Journal Article] 有機化合物の磁気キラル二色性2012

    • Author(s)
      石井和之, 北川裕一
    • Journal Title

      高分子

      Volume: 61 Pages: 78-79

  • [Presentation] ペプチド化合物の磁気光学的性質2013

    • Author(s)
      服部伸吾, 北川裕一, 石井和之
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      草津
    • Year and Date
      2013-03-23
  • [Presentation] 光機能性色素を用いた化学教育2013

    • Author(s)
      石井和之, 川越至桜, 大島まり
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      草津
    • Year and Date
      2013-03-23
  • [Presentation] ポルフィリンを用いた光機能性材料の開発2013

    • Author(s)
      石井和之
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会2013
    • Place of Presentation
      草津(招待講演)
    • Year and Date
      2013-03-22
  • [Presentation] キノン結合型フタロシアニンの光科学的性質2013

    • Author(s)
      横井孝紀, 石井和之
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      草津
    • Year and Date
      2013-03-22
  • [Presentation] 光で機能するポルフィリン2013

    • Author(s)
      石井和之
    • Organizer
      分子研研究会錯体及び有機金属化学の現在と将来
    • Place of Presentation
      岡崎(招待講演)
    • Year and Date
      2013-01-17
  • [Presentation] 環境中からの放射性セシウム除去を目指した繊維固定化金属フェロシアニドの開発2012

    • Author(s)
      小尾匡司, 石井和之,藤井隆夫, 工藤一秋, 立間徹, 迫田章義
    • Organizer
      第26回日本吸着学会発表会
    • Place of Presentation
      筑波
    • Year and Date
      2012-11-14
  • [Presentation] ビタミンC検出用蛍光プローブの改良 : ニトロキシドラジカルと共有結合したケイ素フクロ2012

    • Author(s)
      温広浩, 北川裕一, 石井和之
    • Organizer
      第51回電子スピンサイエンス学会年会(SEST2012)
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2012-11-03
  • [Presentation] 環境中からの放射性セシウム除去のための繊維固定化プルシアンブルーの開発2012

    • Author(s)
      小尾匡司, 石井和之, 藤井隆夫, 工藤一秋, 立間徹, 迫田章義
    • Organizer
      第62回錯体化学会討論会
    • Place of Presentation
      富山
    • Year and Date
      2012-09-22
  • [Presentation] 光合成細菌における光捕集アンテナの磁気キラル二色性2012

    • Author(s)
      北川裕一, 石井和之, 伊佐拑恵, 宮武智弘, 民秋均
    • Organizer
      第62回錯体化学討論会
    • Place of Presentation
      富山
    • Year and Date
      2012-09-22
  • [Presentation] フタロシアニン錯体を用いた光電気化学的酸素還元2012

    • Author(s)
      NGO Thi Hong Trang, 石井和之
    • Organizer
      第62回錯体化学会討論会
    • Place of Presentation
      富山
    • Year and Date
      2012-09-21
  • [Presentation] 励起子キラリティーに基づいた磁気キラル二色性2012

    • Author(s)
      北川裕一, 石井和之, 伊佐拑恵, 宮武智弘 民秋均
    • Organizer
      2012年光化学討論会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2012-09-13
  • [Presentation] 繊維固定化プルシアンブルーの機能と光物性2012

    • Author(s)
      小尾匡司, 石井和之, 藤井隆夫, 工藤―秋, 立間徹, 迫田章義
    • Organizer
      第24回配位化合物の光化学討論会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2012-08-07
  • [Presentation] 人工光合成アンテナの磁気キラル二色性2012

    • Author(s)
      北川裕一, 宮武智弘, 石井和之
    • Organizer
      第24回配位化合物の光化学討論会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2012-08-07
  • [Presentation] フタロシアニン錯体を用いた光電気化学的酸素還元2012

    • Author(s)
      NGO Thi Hong Trang, 石井和之
    • Organizer
      第24回配位化合物の光化学討論会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2012-08-07
  • [Presentation] 有機化合物の磁気キラル二色性-生命のホモキラリティー起源の候補を有機化合物で初めて2012

    • Author(s)
      北川裕一, 石井和之
    • Organizer
      第12回東京大学生命科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2012-06-08
  • [Presentation] ビタミンCバイオイメージング用蛍光プローブの開発2012

    • Author(s)
      温広浩, 窪謙佑, 櫻田智哉, 小森喜久夫, 酒井康行, 石井和之
    • Organizer
      第12回東京大学生命科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2012-06-08

URL: 

Published: 2014-07-16  

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