2019 Fiscal Year Annual Research Report

光異性化分子の集合形態変化を用いた発動分子システム

Publicly Offered Research

Project Area	Molecular Engine: Design of Autonomous Functions through Energy Conversion
Project/Area Number	19H05391
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	松田建児京都大学, 工学研究科, 教授 (80262145)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2021-03-31
Keywords	フォトクロミズム / 下限臨界溶液温度 / 超分子構造体 / 枯渇力 / 発動分子システム
Outline of Annual Research Achievements	今年度は、両親媒性ジアリールエテンの混合物が示す光誘起集合体構造変化について検討した。オクチルオキシカルボニル基とN-オクチルカルバモイル基をもつ２種類の両親媒性ジアリールエテンの１：１混合物からなる超分子集合体は、紫外光照射とその後の暗所放置により、混合前の純粋な化合物とは異なり、青い球体と赤紫の広がった構造体に分離された。この変化は繰り返し行うことができた。可視光を照射すると、青色の球体と広がった構造体の両方が無色の球体に変化した。分割された無色の球体は、再び紫外光と可視光照射に対して同じ応答を示した。そのことから、分離されたそれぞれの集合体中における２種類のジアリールエテンの混合比は変化していないことが示唆された。吸収スペクトルの温度依存性を測定し得られた相図によると、光誘起集合体構造変化はLCST転移に由来すると考えられる。１：１の混合物では、純粋な化合物とは異なり、閉環体分率が約50％の領域でLCST転移温度が急激に変化した。閉環体分率の高い１：１混合物のTEM測定によると、数十ナノメートルサイズのネットワークが形成されていることが示された。相図とTEM像から判断すると、青い球体と赤紫の広がった構造体への分離は、閉環体分率が高い領域での局所相転移として理解される。このユニークな光誘起集合体構造変化は、光エネルギーを直接運動エネルギーに変換するような、光駆動の発動分子の設計の指針を与えるものである。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 今年度は、両親媒性ジアリールエテンの混合物が示す光誘起集合体構造変化について検討した。オクチルオキシカルボニル基とN-オクチルカルバモイル基をもつ２種類の両親媒性ジアリールエテンの１：１混合物からなる超分子集合体が、紫外光照射とその後の暗所放置により、混合前の純粋な化合物とは異なり、青い球体と赤紫の広がった構造体に分離されるというユニークな構造変化を報告できた。おおむね順調に進展していると言える。
Strategy for Future Research Activity	今後は、エラストマー化を行うことにより、可逆な２状態ピストン運動を目指す。フォトクロミズムの２状態で異なる集合形態をとるような系を探索し、さらに、開環体と閉環体の双方が枯渇力によって階層的に巨視的集合を示すようなシステムを探索する。このようなシステムに対して、超分子集合体が作る相と溶媒相の境界を明確化するために、集合体をエラストマー化し、目的の２状態ピストン運動を目指す。２状態で可逆な形態変化を示し、溶媒相との境界が明確な集合体が構築できた暁には、一端を固定して異なる波長の光の交互照射による２状態ピストン運動の実現を目指す。