精密分子設計による光応答を指向した超分子材料の開拓
| Project Area | Science on Function of Soft Molecular Systems by Cooperation of Theory and Experiment |
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| Project/Area Number | 25104011 |
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
中西 尚志 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, グループリーダー (40391221)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉沢 道人 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (70372399)
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| Project Fiscal Year |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Project Status |
Granted(Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥48,360,000 (Direct Cost : ¥37,200,000、Indirect Cost : ¥11,160,000)
Fiscal Year 2016 : ¥10,660,000 (Direct Cost : ¥8,200,000、Indirect Cost : ¥2,460,000)
Fiscal Year 2015 : ¥9,750,000 (Direct Cost : ¥7,500,000、Indirect Cost : ¥2,250,000)
Fiscal Year 2014 : ¥16,120,000 (Direct Cost : ¥12,400,000、Indirect Cost : ¥3,720,000)
Fiscal Year 2013 : ¥11,830,000 (Direct Cost : ¥9,100,000、Indirect Cost : ¥2,730,000)
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| Keywords | 超分子 / 発光 / 自己組織化 / ホスト-ゲスト / 液体 / 光応答 / 気-液界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、有機化学・分子材料化学の分野に軸足を置きつつ、理論、計測の要求を満たすことのできる分子系、特には分子間相互作用を精密制御された超分子系の構築を目指している。例えば、ナノサイズの閉じた分子系からバルクサイズの超分子材料系までを研究対象と設定し、分子・材料の光機能をプローブとして、その複雑な形成・機能のメカニズム解明を目指している。
具体的な研究成果としては、有機分子材料の光電子機能を司るπ共役系分子の自己組織化のタイミングおよび得られる構造・機能を容易に制御できる新技術を開発した。その制御方法は、自己組織化させたいπ共役系分子（代表的例：C60）に柔らかな分岐アルキル鎖を導入し常温液状化させておき、同アルキル化π共役分子の一部パーツ（アルキル鎖もしくはC60）を添加するのみで達成でき、自己組織化後にはC60組織化構造由来の光導電性を活性化できる。
液状分子中で隔離された機能性コアの置かれる環境・相・反応場としての理解を目的として、ピレン色素の発光特性をプローブとする液状色素の構築を行った。導入する分岐アルキル鎖の置換配置により、モノマー／エキシマー間の発光制御が可能となり、励起状態ダイナミクス計測、分子構造計算、固体NMR構造解析による領域内協同研究を開始した。
また、８つのアントラセン環に囲まれたナノ空間を有する配位結合性ナノカプセル内で、汎用的なラジカル開始剤が光照射および加熱に対して、顕著に安定化されることを明らかにした。また、安定化された開始剤を利用して、ポリマー合成を達成した。
さらには、４つのアントラセン環に囲まれたナノ空間を有する共有結合性ナノチューブを新規に構築した。このチューブは、ひも状生体分子のメチル基や不飽和結合を認識して、選択的に捕捉できることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
有限系ナノサイズの超分子組織化構造の構築に関しては、分担研究者の吉沢の下、配位結合を利用したナノカプセル内でラジカル開始剤の光および熱安定化を達成し且つ共有結合を利用したナノチューブの開発も取り組み、ひも状生体分子の選択的捕捉に成功した。本結果は計画以上の進展を十分に見せている。
一方、無限系バルクサイズの超分子系材料である分子性液体材料に関しては、H26年度はアモルファス液体からの自己組織化技法の開発にいたった。また、発光および光導電性を有する液体材料の創成も十分な達成度で研究が進展している。
また、気-液界面におけるマイクロからミリメートルスケールの巨視的レベルに達する分子自己組織化過程の構築とその精密理解に関しては、詳細なナノ組織構造解析のSAXSやHR-TEM観測による顕著な進展が見られた。
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Report
(2results)
Research Output
(68results)
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[Journal Article] Directed assembly of Optoelectronically active alkyl-π-conjugated molecules by adding n-alkanes or π-conjugated species2014
Author(s)
Martin J. Hollamby, Maciej Karmy, Paul H. H. Bomans, Nico A. J. M. Sommerdijk, Akinori Saeki, Shu Seki, Hiroyuki Minamikawa, Isabelle Grillo, Brain R. Pauw, Paul Brown, Julian Eastoe, Helmuth Moehwald, Takashi Nakanishi
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Journal Title
Nature Chemistry
Volume : 6
Pages : 690-696
DOI
Peer Reviewed
YesAcknowledgement
YesRelated Report
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[Presentation] π共役分子常温液体2014
Author(s)
中西尚志
Organizer
日本化学会第94回春季年会
Place of Presentation
名古屋大学東山キャンパス、名古屋
Year and Date
20140327-20140330
Invited
YesRelated Report
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[Presentation] 機能性有機液体の自己組織化2014
Author(s)
中西尚志
Organizer
第63回高分子討論会
Place of Presentation
長崎大学文教キャンパス（長崎県長崎市文教町）
Year and Date
2014-09-24 – 2014-09-26
Invited
YesRelated Report
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[Presentation] Functional Organic Molecular Liquids2013
Author(s)
Takashi Nakanishi
Organizer
CEMS International Symposium on Supramolecular Chemistry and Functional Materials
Place of Presentation
Takeda Hall, Univ Tokyo, Tokyo, Japan
Year and Date
20131215-20131217
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