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AFMを用いたらせん高分子の構造決定法の確立と応用

Research Project

Project/Area Number 11J09164
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer chemistry
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

坂野 元紀  名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2011 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsらせん高分子 / 原子間力顕微鏡 / フォルダマー / キラリティー
Research Abstract

当研究室では、剛直な主鎖を有するらせん高分子を有機溶媒の飽和雰囲気下、固体基板上で二次元結晶化させることで、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて、らせんの向きやピッチ、巻き方向の片寄りを直接観察・決定することに成功している。本研究では、この手法を、従来のらせん高分子だけでなく、条件によってらせん以外の状態(ランダムコイル)をとり得る高分子(フォルダマー)や、低分子化合物がらせん状に積み重なって形成される超分子らせんポリマーに対しても適用した。
メタフェニレンエチニレン(mPE)フォルダマーのらせん構造に関する知見を得るため、側鎖にアミド基を有するポリメタフェニレンエチニレン誘導体(PmPE)を合成した。PmPEは側鎖のアミド基間に働く分子内水素結合によりらせん構造が安定化され、溶液中および固体中でらせん構造を形成した。さらに、固体基板上に二次元結晶化させたPmPEの高分解能AFM観察により、らせんの巻き方向やピッチを含め、らせん構造の詳細な決定に成功した(J.Am.Chem.Soc.2012,134,8718-8728)。
韓国のMyongsoo Leeらのグループとの共同研究として、らせん状ナノチューブの構造解析を行った。
このナノチューブは水中で環状の構成要素がらせん状に多数積み重なることで形成される。ナノチューブの水/THF混合溶液をグラファイト基板上にキャストすると、基板上でバンドル状に配列し二次元結晶を形成することを見出し、高分解能AFM観察により、ナノチューブのらせんの向きやピッチを可視化することに成功した。(Science 2012,337,1521-1526)。
以上の成果は、二次元結晶化を利用した高分解能AFM観察の手法が従来のらせん高分子だけでなく、フォルダマーや低分子化合物の集合体(超分子ポリマー)に対しても有用であることを実証するものであり、学術的にも極めて意義深い。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2012 2011

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Optically Active, Amphiphilic Poly(meta-phenylene ethynylene)s : Synthesis, Hydrogen-Bonding Enforced Helix Stability, and Direct AFM Observation of Their Helical Structures2012

    • Author(s)
      Motonori Banno, Tomoko Yamaguchi, Kanji Nagai, Christian Kaiser, Stefan Hecht, Eiji Yashima
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 134 Issue: 20 Pages: 8718-8728

    • DOI

      10.1021/ja303204m

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pulsating Tubules from Noncovalent Macrocycles2012

    • Author(s)
      Zhegang Huang, Seong-Kyun Kang, Motonori Banno, Tomoko Yamaguchi, Dongseon Lee, Chaok Seok, Eiji Yashima, Myongsoo Lee
    • Journal Title

      Science

      Volume: 337 Issue: 6101 Pages: 1521-1526

    • DOI

      10.1126/science.1224741

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis and Visualization of a Core Cross-Linked Star Polymer Carrying Optically Active Rigid-Rod Helical Polyisocyanide Arms and Its Chiral Recognition Ability2011

    • Author(s)
      Toshitaka Miyabe, Hiroki Iida, Motonori Banno, Tomoko Yamaguchi, Eiji Yashima
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 44 Issue: 21 Pages: 8687-8692

    • DOI

      10.1021/ma201998z

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] らせん構造を有する剛直なポリフェニルイソシアニド誘導体からなるブロック共重合体および星型ポリマーのAFM観察2012

    • Author(s)
      坂野元紀
    • Organizer
      第61回高分子討論会
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学
    • Year and Date
      2012-09-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 側鎖にアミノ酸残基を有する光学活性ポリメタフェニレンエチニレン誘導体の合成とらせん構造のAFM観察2011

    • Author(s)
      坂野元紀・山口智子・永井寛嗣・Christian Kaiser・Stefan Hecht・八島栄次
    • Organizer
      第60回高分子討論会
    • Place of Presentation
      岡山大学津島キャンパス(岡山県)
    • Year and Date
      2011-09-28
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 側鎖にアミノ酸残基を有する光学活性ポリメタフェニレンエチニレン誘導体の合成とそのらせん構造2011

    • Author(s)
      坂野元紀・永井寛嗣・Christian Kaiser・Stefan Hecht・八島栄次
    • Organizer
      第60回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場(大阪府)
    • Year and Date
      2011-05-25
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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