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分化する超分子集合体:エネルギーランドスケープに基づく高次構造と機能の制御

公募研究

研究領域生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現
研究課題/領域番号 16H00787
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

杉安 和憲  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (80469759)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード超分子集合体 / エネルギーランドスケープ / 速度論 / 超分子化学 / 時間発展現象
研究実績の概要

前年度までに、ポルフィリン誘導体の速度論的な自己集合挙動を報告している。このポルフィリン誘導体は、まず準安定なナノ粒子状集合体を形成し、その後、時間発展的に形態転移する。興味深いことに、ナノ粒子状集合体の溶液に超音波を照射すると1次元のナノファイバーへと形態転移するが、一方、ナノ粒子状集合体の溶液を撹拌していると2次元のナノシートが生じる。それぞれの集合体の熱力学的安定性からエネルギーランドスケープを描くことができ、これによって複雑な形態転移のメカニズムを説明することができた。

今年度は、上記の形態転移の経路を、構造が異なるポルフィリン分子を共存させることによって制御できることを見いだした。

以前の研究から、ナノシートはナノ粒子をon-pathway中間体として形成されることがわかっている。構造がわずかに異なるポルフィリン誘導体が共存すると、2種類のポルフィリンが共集合し、準安定なナノ粒子状集合体を形成する。2種類のポルフィリンから形成されるナノ粒子は、ナノシートのon-pathway中間体として機能できなくなり、結果として、撹拌下においても1次元のナノファイバーを生じることがわかった。このように、on-pathwayとoff-pathwayが競合する場合には、系に対してのわずかな摂動によって容易に経路が切り替わる可能性がある。特に、on-pathway中間体は鋭敏に応答する。この知見は、自己集合の経路を理解・制御する上で非常に重要である。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 10件)

  • [雑誌論文] Autocatalytic Time-Dependent Evolution of Metastable Two-Component Supramolecular Assemblies to Self-Sorted or Coassembled State2017

    • 著者名/発表者名
      Fukui Tomoya、Takeuchi Masayuki、Sugiyasu Kazunori
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1038/s41598-017-02524-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Impact of a subtle structural difference on the kinetic behavior of metastable supramolecular assemblies2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Fukui, Masayuki Takeuchi, Kazunori Sugiyasu
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 印刷中 ページ: 311-316

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2016.12.027

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 一次元にも二次元にもリビング超分子重合2017

    • 著者名/発表者名
      杉安和憲
    • 雑誌名

      高分子

      巻: 66 ページ: 667-668

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control over differentiation of a metastable supramolecular assembly in one and two dimensions2017

    • 著者名/発表者名
      T. Fukui, S. Kawai, S. Fujinuma, Y. Matsushita, T. Yasuda, T. Sakurai, S. Seki, M. Takeuchi, K. Sugiyasu
    • 雑誌名

      Nature Chem.

      巻: 9 号: 5 ページ: 493-499

    • DOI

      10.1038/nchem.2684

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Photoregulated Living Supramolecular Polymerization Established by Combining Energy Landscapes of Photoisomerization and Nucleation Elongation Processes2016

    • 著者名/発表者名
      M. Endo, T. Fukui, S. Jung, S. Yagai, M. Takeuchi, K. Sugiyasu
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 138 号: 43 ページ: 14347-14353

    • DOI

      10.1021/jacs.6b08145

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 高速AFMによる超分子重合のその場観察とマニピュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      福井智也 内橋貴之 佐々木紀彦 渡辺大輝 竹内正之 杉安和憲
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会 (2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] フルオロアルキル基を修飾したポルフィリン誘導体の自己集合挙動2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木紀彦 福井智也 竹内正之 杉安和憲
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会 (2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 時間発展する超分子集合体2018

    • 著者名/発表者名
      杉安和憲
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会 (2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 2種類のエネルギーランドスケープを重ね合わせて実現する光 リビング超分子重合2017

    • 著者名/発表者名
      杉安和憲・遠藤瑞紀・福井智也・ SungHo Jung・矢貝史樹・竹内正之
    • 学会等名
      日本化学会 第96春季年会
    • 発表場所
      慶應大学日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Control over differentiation of a metastable supramolecular assembly in one- and two-dimensions2017

    • 著者名/発表者名
      FUKUI, Tomoya; TAKEUCHI, Masayuki; SUGIYASU, Kazunori
    • 学会等名
      日本化学会 第96春季年会
    • 発表場所
      慶應大学日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Control over differentiation of a metastable supramolecular assembly in one- and two-dimensions2017

    • 著者名/発表者名
      T. Fukui, M. Takeuchi, K. Sugiyasu
    • 学会等名
      新学術領域研究「動的秩序と機能」第5回国際シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス
    • 年月日
      2017-01-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 時間発展する超分子集合体2017

    • 著者名/発表者名
      杉安和憲
    • 学会等名
      高分子学会 湘北地区懇話会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Introduction to Supramolecular Polymerization2017

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Sugiyasu
    • 学会等名
      Gordon Research Conference, Self-Assembly & Supramolecular Chemistry
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Photoregulated Living Supramolecular Polymerization Established by Combining Energy Landscapes of Photoisomerization and Nucleation-Elongation Processes2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sugiyasu, M. Endo, M. Takeuchi
    • 学会等名
      新学術領域研究「動的秩序と機能」第5回国際シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 分化する超分子集合体:エネルギーランドスケープに基づく高次構造と機能の制御2016

    • 著者名/発表者名
      福井智也, 竹内正之, 杉安和憲
    • 学会等名
      第26回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      横浜市開港記念会館
    • 年月日
      2016-12-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 分化する超分子集合体:エネルギーランドスケープに基づく高次構造の制御2016

    • 著者名/発表者名
      杉安和憲, 福井智也, 竹内正之
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 分化する超分子集合体2016

    • 著者名/発表者名
      杉安和憲
    • 学会等名
      新学術領域「動的秩序と機能」全体班会議
    • 発表場所
      長浜ロイヤルホテル
    • 年月日
      2016-06-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 時間発展する超分子集合体2016

    • 著者名/発表者名
      杉安和憲
    • 学会等名
      東京大学化学生命工学専攻 本郷談話会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 時間発展する超分子集合体2016

    • 著者名/発表者名
      杉安和憲
    • 学会等名
      錯体化学若手の会 関東支部勉強会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超分子化学的に精密設計された高分子 and vice versa2016

    • 著者名/発表者名
      杉安和憲
    • 学会等名
      学術講演会
    • 発表場所
      鳥取大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Living supramolecualr polymerization2016

    • 著者名/発表者名
      K. Sugiyasu
    • 学会等名
      Chemical and Biological Engineering Seminar
    • 発表場所
      Seoul National University
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Living supramolecualr polymerization2016

    • 著者名/発表者名
      K. Sugiyasu
    • 学会等名
      ECNIS Symposium at Ewha
    • 発表場所
      Ewha Woman University
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Living supramolecualr polymerization2016

    • 著者名/発表者名
      K. Sugiyasu, S. Ogi, M. Takeuchi
    • 学会等名
      YONSEI UNIVERSITY Chemistry Seminar
    • 発表場所
      YONSEI UNIVERSITY
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Living supramolecualr polymerization2016

    • 著者名/発表者名
      K. Sugiyasu
    • 学会等名
      SUNGKYUNKWAN UNIVERSITY Department of Chemistry Seminar
    • 発表場所
      SUNGKYUNKWAN UNIVERSITY
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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