| 研究課題/領域番号 |
20H00333
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
桑原 裕司 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (00283721)
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| 研究分担者 |
服部 卓磨 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (10876965)
大須賀 秀次 和歌山大学, システム工学部, 准教授 (50304184)
森川 良忠 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (80358184)
齋藤 彰 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90294024)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
44,720千円 (直接経費: 34,400千円、間接経費: 10,320千円)
2023年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2022年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2021年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2020年度: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
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| キーワード | キラル分子認識 / 走査トンネル顕微鏡 / 探針増強ラマン分光 / キラル認識 / STM-TERS / ヘリセン誘導体 / 探針増強ラマン散乱分光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
キラル認識のメカニズムを、その分子配向・電子状態、および光学非対称性の単一分子レベル解析を通して考察・解明する。キラル分子として、安定性、構造の単純性に優れたヘリセン誘導体を研究対象とし、各種ヘリセン誘導体の合成およびキラル分離、固体表面上での低次元自己組織化構造の制御を行ったのち、STM/STS、申請者らが開発したOA-TERSを中心としたナノスケール複合分析システムを用いて、局所的な分子配列・配向と、ラマン振動状態解析・光学活性計測とを連動して、実空間、分子スケールでの電子状態・光学特性・振動特性を総合的に評価し、詳細な理論解析を遂行して、螺旋キラル分子のキラル認識メカニズムを科学する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、キラル認識のメカニズムを、単一分子レベル解析を通して考察・解明することを目指した。6種類のヘリセン誘導体について、表面配列構造・吸着モデル構築・分子配向の同定を行い、分子キラル認識における合理的な解釈を行った。分子動力学計算、第一原理計算による基板上での分子配向、分子間相互作用、周期配列構造の予測を行い、実験との良い一致をみた。すべてのキラル誘導体分子のTERS測定を行い、理論計算との比較を行った。以上、さまざまなヘリセン誘導体の表面周期構造から解析したキラル認識状態の解析、官能基に強く依存した特異な表面周期構造の評価と、そのキラル認識メカニズムの考察に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
自然界に存在する生体分子はすべてキラルである。さらに、生体内では、これらキラル分子を生成し、さらにはそれらの環境を制御することで、ホモキラリティ環境下でキラル認識を繰り返しながら、さまざまな組織を形成・消滅させる。一方で、このキラル認識メカニズムに狂いが生じると（例えば別の光学異性体が生体内に混入すると）、生体は時に過敏な反応を示す。市販の薬品の合成については、不斉合成と、ラセミ体合成後の光学分割による分離が一般的であるが、これらキラル認識を分子レベルで観測、および制御することは、分子構造科学の基本的研究課題のみならず、生体機能制御、各種製薬作用の分子論的理解に不可欠な研究領域である。
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