2020 Fiscal Year Annual Research Report
High-Speed AFM Visualization of Structural Dynamics of Porous Coordination Polymers Induced External Stimuli
Publicly Offered Research
| Project Area | Soft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering |
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| Project/Area Number |
20H04669
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
内橋 貴之 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30326300)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 高速原子間力顕微鏡 / ソフトクリスタル / MOF / MMF / 分子分解能イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 多孔性結晶の高解像可視化技術の確立
MOFはDMF中で結晶が安定なことから、観察ステージへの固定にアクリル系接着剤を使用することが出来ない。低融点ハンダやワックスなどいくつか試した結果、ステンレス製ステージにワックスを塗布して結晶の一部を埋め込むことでDMF中でも安定に保持できることができた。さらに、最適な計測条件を検討した結果、MOF結晶表面の格子像を安定に可視化できるようになった。しかしながら、MOF結晶表面に数nmスケールの汚染物質が付着していることが判明し、ゲスト分子を導入することが困難な状態である。現在、汚染物質の特定と表面の清浄化を行っている。水中でも結晶が安定なピラーアレーン結晶表面での測定も試みており、いくつかの結晶で結晶格子像を得ることが出来ている。
2. 高速AFMのソフトクリスタルへの応用
領域内外の研究グループとの共同研究により高速AFM技術を様々なソフトクリスタル材料に応用している。TCPPとCaやCuからなる金属-有機薄膜の構造解析を行い、TCPP-Caでマイカ基板に分子1層の配列構造が形成されていることを確認できた(A03 石井Gとの共同研究)。また、ベイポクロミック結晶表面の高速AFM観察を行い、メタノール蒸気に晒すと表面構造が大きく変化する様子を観察することが出来た(A01 加藤Gとの共同研究)。その他、領域外共同研究によって、温度応答性ハイドロゲル微粒子の温度依存的な形態変化の観察1)や微粒子の重合初期家庭の観察2)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
計画通りMOF表面の高速AFMによる高解像観察の計測条件をほぼ確立できた。また、MMF表面での金粒子の観察も順調にすすでいる。さらに、領域内共同研究も実施できているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) ゲスト分子の取り込みと格子歪の経時観察: 細孔へのゲスト分子の取り込み過程とゲスト分子が取り込まれた領域近傍の結晶格子の歪およびその表面伝播過程を可視化する。この測定により、細孔へのゲスト分子の吸着をトリガーとした局所結晶歪みと、それに起因するゲスト分子吸着の協同的挙動について明らかにする。
2）MMF結晶表面での金ナノ粒子の成長過程の観察：MMF結晶表面で金ナノ粒子（AuNK）が形状選択的に生成することが見いだされている。AuNKの核形成からナノ粒子までの成長過程を高速AFMで追跡し、結晶表面構造とAuNK形成の関係や成長速度と形状の関係等を明らかにし、精密ナノ構造制御のための基本的知見を得る。
3) 機械刺激による局所結晶歪の誘起とゲスト分子の取り込み制御： AFMプローブによって多孔性結晶表面へ力学刺激を与え、表面に格子歪を誘起する。誘起された細孔サイズの変化に応じたゲスト分子の位置選択的取り込みを試みる。
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[Journal Article] Structural insights into the mechanism of rhodopsin phosphodiesterase2020
Author(s)
Tatsuya Ikuta, Wataru Shihoya, Masahiro Sugiura, Kazuho Yoshida, Masahito Watari, Takaya Tokano, Keitaro Yamashita, Kota Katayama, Satoshi P. Tsunoda, Takayuki Uchihashi, Hideki Kandori and Osamu Nureki
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Journal Title
Nature Communications_
Volume: 11
Pages: 5605
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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