2014 Fiscal Year Annual Research Report
π-スタッキングを駆動力とした芳香環ナノカプセルの光機能創成
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26288033
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
吉沢 道人 東京工業大学, 資源化学研究所, 准教授 (70372399)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | スタッキング / 芳香環 / 分子カプセル / 超分子 / 分子認識 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、π-スタッキングを駆動力とした自己組織化により、多環芳香族分子に囲まれたナノ空間を有する柔軟な「芳香環ナノカプセル」を構築するとともに、その空間が持つ分子内包能を活用した、特異な光物性の開拓と新規な光機能性材料の創出を達成することである。本年度の研究課題として、種々の官能基および多環状芳香族骨格を導入した新規な湾曲型両親媒性分子の合成による、自己組織化分子カプセルの（１）強発光性の誘起と（２）多色発光の実現を目指した。その研究成果の概略を以下に述べる。
１．シェルの官能基化による強発光性の誘起：申請者が独自に開発した湾曲型の両親媒性分子のアントラセン環部位に、種々の官能基（R = -Cl, -Br, -CN, -Ph, -CCPhなど）を導入し、それらの自己組織化により分子カプセル骨格の化学修飾による強発光性を達成した。特に、CN基を含む両親媒性分子が水中で約2nmの球状の分子カプセルを形成し、既報の分子カプセル（R = -H）より約5倍の発光性を示すことを明らかにした。
２．種々の芳香環の利用による多色発光の実現：赤・緑・青色で発光する分子カプセルの作製を目指して、ナフタレン環やフェナントレン環、ベンゼン環などの芳香環を導入した湾曲型の両親媒性分子を合成した。それらを用いた分子カプセルの合成を達成し、水中での発光特性を調査した。その結果、ナフタレン環を導入した分子カプセルは高い青色発光を達成した。また、水中で種々の蛍光性色素（クマリンやナイルレッドなど）の内包により、赤色や緑色発光性を有する分子カプセルの作製に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究課題として計画していた（1）分子カプセルのシェルの官能基化による強発光性の誘起と（2）種々の芳香環の利用による分子カプセルの多色発光を達成し、予想以上の注目すべき結果が得られた。特に、CN基を導入した両親媒性分子が水中でサイズ制御された球状の分子カプセルを定量的に形成し、さらに既報の分子カプセルより高い発光性を示すことを明らかにした。また、来年度の研究課題の予備調査を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に得られた新しい知見を基に、分子内包能を利用した分子カプセルの蛍光性能制御を達成する。時間分解蛍光スペクトルなどの精密測定により、光物性に関して分子レベルでメカニズムも解明する。また、外部刺激応答型の分子カプセルを構築する。
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| Causes of Carryover |
今年度は実験の規模を下げて研究を行ったため、当初の予定以下の試薬購入で済み、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度の結果を基に、次年度は実験の規模を上げて合成実験とその化合物を使った様々な分析機器による精密物性解析を行う。残額は、試薬の購入費および装置の消耗品、学会参加費に充てる。
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