2014 Fiscal Year Research-status Report
フォトクロミック分子架橋型金属ナノロッドを用いた光応答性キラル組織体の創製
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26390002
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
新森 英之 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (40311740)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 光異性化挙動 / 金ナノ構造体制御 / 金ナノロッド会合 / キラル組織体形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、異方性を有する金属ナノロッドへ光学活性な光異性化分子（フォトクロミック分子）を導入して、光応答性を示すキラル組織体を創出し、光コントロールすることが目的である。平成２６年度に実施した研究成果の概要は以下の通りである。
・Auナノロッド界面に導入可能な光学活性フォトクロミック分子の設計・合成
金属ナノロッドの金属種として、ロッド状ナノ構造体の形成が知られている中で金(Au)を選択することを考慮し、両末端にチオール基を持ったアゾベンゼン誘導体を分子設計した。チオール基は硫黄－Au結合によってAu界面に親和性を有し、アゾベンゼン部位は光照射によってシス－トランス異性化が可能である。実際にはチオール基とキラル炭素を有するアミノ酸の一種であるシステインを採用し、アゾベンゼン両端にアミド結合を介して修飾した。この目的物は、保護―脱保護過程等の多段階合成で得られ、各ステップ生成物はNMR, IR等により同定した。水－アセトニトリル溶液中で、得られたジシステイン修飾アゾベンゼンに紫外光及び可視光を交互に照射することで、可逆的な異性化挙動が分光学的手法により確認できた。
・Auナノロッドへのジシステイン修飾アゾベンゼンの導入
シード成長法によって調製したAuナノロッドコロイド分散液にジシステイン修飾アゾベンゼン溶液を混合することで、Au界面への導入に成功した。様々な導入条件を検討した結果、水－アセトニトリル溶液中で、１５時間程度で導入反応が飽和することを見出した。この際、近赤外光波長域に極大吸収波長が現れるAuナノロッドの局在表面プラズモン共鳴由来の吸収帯が明らかに長波長シフトした。このことは、Auナノロッドの短軸同士が連なったend-to-end型組織体の形成を意味し、ワイヤー状のキラル組織体が伸長に関して意義深い。また電子顕微鏡観察や電気化学測定からも組織体形成が立証できた。
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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
平成２６年度に実施した研究成果では計画した通り、まず、Auナノロッド界面への光学活性なフォトクロミック導入剤であるジシステイン修飾アゾベンゼンの合成ルートの確立に成功した。このジシステイン修飾アゾベンゼンがシス－トランス光異性化可能であることを確認した上で、Auナノロッドへの導入方法も確立できた。また、この際、Auナノロッド組織体の形成を立証できているため、現在までに本研究課題はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究課題開始時の計画通り、今後は、まずジシステイン修飾アゾベンゼンの界面導入によって形成したAuナノロッド組織体の配列形態の検証と、システイン由来のキラリティーの組織体への反映について解析を行う。ここでは、分光学的手法に加えて粒子径分布や電子顕微鏡観察、及び電気化学測定等を実施して詳細な配列形態を調査する。また、組織体のキラリティーは円二色性スペクトルによって解析する。
次いで、キラルなAuナノロッド組織体について、光照射を行い、その光異性化挙動を詳細に検討し、不斉情報の光スイッチング機能を確立する。この際、ジシステイン修飾アゾベンゼン単体では可能であった光応答性が、組織体にすることより困難となる可能性があるが、溶媒や温度など様々な光異性化条件を検討することで克服する。
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| Causes of Carryover |
Auナノロッド界面への光学活性なフォトクロミック導入剤の合成において、高効率な合成ルートを確立でき、またAuナノロッドキラル組織体形成の条件検討において、詳細な文献検索により、比較的条件を絞ることができたため、コストを削減できた。また、研究打ち合わせの一部を電子メールによって効率的に行った。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
Auナノロッド組織体を形成する際に条件による多様性が見られたため、詳細な分析について複数回のAuナノロッド組織体の調製が必要となった。従って、翌年度分として請求していたAuナノロッド組織体の配列形態やラリティーの解析に使用する分析用器具や試薬、及びスペクトル用溶剤などに加え、ナノロッド合成用試薬や有機合成用試薬や器具を追加購入する。
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