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2017 年度 実績報告書

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

計画研究

研究領域理論と実験の協奏による柔らかな分子系の機能の科学
研究課題/領域番号 25104011
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

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)

研究分担者 吉沢 道人  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (70372399)
研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
キーワード超分子 / 分子間相互作用 / 光機能 / 常温分子液体 / 分子カプセル
研究実績の概要

本研究提案では、超分子化学・分子材料化学に軸足を置き、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た。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構造体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す。具体的には、分子組織化過程の理論計算、光励起状態構造・ダイナミクスの研究対象となりうるキャビティーを有する「常温分子液体」や「分子カプセル」に関する研究に取り組んだ。
(1)ナフタレン環の1-と2-に分岐アルキル鎖を導入したアルキル化ナフタレン液体の位置異性体と発光メカニズムの相関関係を検討した結果、両分子群が溶液中ではモノマー発光を示すのに対し、溶媒フリーの液体状態では、1-異性体のエキシマ-形成効率が2-異性体よりも顕著に高いことが分かった。励起状態ダイナミクス計測、分子構造計算による解析も同時に行い、分子構造と発光機能の相関解明を明らかにした。
(2)アルキル化π機能性液体の機能性πコアにダブルデッカー型ルテチウムフタロシアニン(Pc2Lu)を採用し、酸化還元電位制御によるPc2Luの有するスピン活性、それに同調するエレクトロクロミック特性のスイッチングを達成した。
(3)金属架橋カプセルが水中でスクロースを内包できることを見出した。他の天然の二糖との混合物からも、水中で100%の選択性でスクロースが識別された。
(4)金属架橋カプセルに環状硫黄クラスターが定量的に内包され、通常のESI-TOF MS分析で、目的とするクラスター内包体の質量ピークを明確に観測することに成功した。

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。

  • 研究成果

    (42件)

すべて 2018 2017 2013 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 5件、 査読あり 18件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 8件、 招待講演 8件) 備考 (3件) 産業財産権 (3件) (うち外国 2件)

  • [国際共同研究] ShenZhen University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      ShenZhen University
  • [国際共同研究] Kent State University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Kent State University
  • [国際共同研究] IIT Madras(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      IIT Madras
  • [国際共同研究] Keele University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Keele University
  • [雑誌論文] A Spin-Active, Electrochromic, Solvent-Free Molecular Liquid Based on Double-Decker Lutetium Phthalocyanine Bearing Long Branched Alkyl Chains2018

    • 著者名/発表者名
      Zielinska Agnieszka、Takai Atsuro、Sakurai Hiroya、Saeki Akinori、Leonowicz Marcin、Nakanishi Takashi
    • 雑誌名

      Chemistry An Asian Journal

      巻: 13 ページ: 770~774

    • DOI

      10.1002/asia.201800175

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The effect of regioisomerism on the photophysical properties of alkylated-naphthalene liquids2018

    • 著者名/発表者名
      Narayan B.、Nagura K.、Takaya T.、Iwata K.、Shinohara A.、Shinmori H.、Wang H.、Li Q.、Sun X.、Li H.、Ishihara S.、Nakanishi T.
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 ページ: 2970~2975

    • DOI

      10.1039/c7cp05584f

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Experimental and theoretical investigation of fluorescence solvatochromism of dialkoxyphenyl-pyrene molecules2018

    • 著者名/発表者名
      Lu Fengniu、Kitamura Naoki、Takaya Tomohisa、Iwata Koichi、Nakanishi Takashi、Kurashige Yuki
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 ページ: 3258~3264

    • DOI

      10.1039/c7cp06811e

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The aggregation of an alkyl?C60 derivative as a function of concentration, temperature and solvent type2018

    • 著者名/発表者名
      Hollamby Martin J.、Smith Catherine F.、Britton Melanie M.、Danks Ashleigh E.、Schnepp Zoe、Grillo Isabelle、Pauw Brian R.、Kishimura Akihiro、Nakanishi Takashi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 ページ: 3373~3380

    • DOI

      10.1039/c7cp06348b

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Side-Chain-Directed Dispersion of MoS2 Nanosheets by V-Shaped Polyaromatic Compounds2017

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Atsushi、Jono Keisuke、Akita Munetaka、Yoshizawa Michito
    • 雑誌名

      Chemistry An Asian Journal

      巻: 12 ページ: 2889~2893

    • DOI

      10.1002/asia.201701199

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stimuli-responsive Rheological Properties for Liquid Phthalocyanines2017

    • 著者名/発表者名
      Chino Yoshiaki、Ghosh Avijit、Nakanishi Takashi、Kobayashi Nagao、Ohta Kazuchika、Kimura Mutsumi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46 ページ: 1539~1541

    • DOI

      10.1246/cl.170672

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A polyaromatic nanocapsule as a sucrose receptor in water2017

    • 著者名/発表者名
      Yamashina Masahiro、Akita Munetaka、Hasegawa Taisuke、Hayashi Shigehiko、Yoshizawa Michito
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 3 ページ: e1701126

    • DOI

      10.1126/sciadv.1701126

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Exact mass analysis of sulfur clusters upon encapsulation by a polyaromatic capsular matrix2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuno Sho、Yamashina Masahiro、Sei Yoshihisa、Akita Munetaka、Kuzume Akiyoshi、Yamamoto Kimihisa、Yoshizawa Michito
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 ページ: 749

    • DOI

      10.1038/s41467-017-00605-5

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Truncated Molecular Star2017

    • 著者名/発表者名
      Prusty Soumyakanta、Yazaki Kohei、Yoshizawa Michito、Chand Dillip Kumar
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 23 ページ: 12456~12461

    • DOI

      10.1002/chem.201702264

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Switchable Open/closed Polyaromatic Macrocycle that Shows Reversible Binding of Long Hydrophilic Molecules2017

    • 著者名/発表者名
      Kurihara Kohei、Yazaki Kohei、Akita Munetaka、Yoshizawa Michito
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 56 ページ: 11360~11364

    • DOI

      10.1002/anie.201703357

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polyaromatic molecular peanuts2017

    • 著者名/発表者名
      Yazaki Kohei、Akita Munetaka、Prusty Soumyakanta、Chand Dillip Kumar、Kikuchi Takashi、Sato Hiroyasu、Yoshizawa Michito
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 ページ: 15914

    • DOI

      10.1038/ncomms15914

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Guide to Design Functional Molecular Liquids with Tailorable Properties using Pyrene-Fluorescence as a Probe2017

    • 著者名/発表者名
      Lu Fengniu、Takaya Tomohisa、Iwata Koichi、Kawamura Izuru、Saeki Akinori、Ishii Masashi、Nagura Kazuhiko、Nakanishi Takashi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 3416

    • DOI

      10.1038/s41598-017-03584-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Polyaromatic Molecular Clip That Enables the Binding of Planar, Tubular, and Dendritic Compounds2017

    • 著者名/発表者名
      Jono Keisuke、Suzuki Akira、Akita Munetaka、Albrecht Ken、Yamamoto Kimihisa、Yoshizawa Michito
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 56 ページ: 3570~3574

    • DOI

      10.1002/anie.201612489

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A pH-responsive molecular capsule with an acridine shell: catch and release of large hydrophobic compounds2017

    • 著者名/発表者名
      Kishimoto Mai、Kondo Kei、Akita Munetaka、Yoshizawa Michito
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 53 ページ: 1425~1428

    • DOI

      10.1039/c6cc09094j

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local environment inside a novel aromatic micelle investigated by steady-state and femtosecond fluorescence spectroscopy of an encapsulated solvatochromic probe2017

    • 著者名/発表者名
      Sartin Matthew M.、Kondo Kei、Yoshizawa Michito、Takeuchi Satoshi、Tahara Tahei
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 19 ページ: 757~765

    • DOI

      10.1039/c6cp06174e

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aromatic Micelles as a New Class of Aqueous Molecular Flasks2017

    • 著者名/発表者名
      Kondo Kei、Klosterman Jeremy K.、Yoshizawa Michito
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 23 ページ: 16710~16721

    • DOI

      10.1002/chem.201702519

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Frontiers of solvent-free functional molecular liquids2017

    • 著者名/発表者名
      Ghosh Avijit、Nakanishi Takashi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 53 ページ: 10344~10357

    • DOI

      10.1039/c7cc05883g

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 人工ナノカプセルによるカフェインの高選択的内包2017

    • 著者名/発表者名
      MATSUNO Sho、YOSHIZAWA Michito
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 55 ページ: 158~160

    • DOI

      10.1271/kagakutoseibutsu.55.158

    • 査読あり
  • [学会発表] Nanocarbon Hybrids for Optoelectronic Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nakanishi
    • 学会等名
      IIT Madras Special Seminar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functional Molecular Liquids towards Liquid Electret Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nakanishi
    • 学会等名
      MANA International Symposium 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional Molecular Liquids: Alkylated-π Molecular Design, Liquid Physical and Optoelectronic Properties2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nakanishi
    • 学会等名
      GSS & AMLS Seminar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Anthracene‐based Supramolecular Capsules: Unusual Host Capabilities in Water2017

    • 著者名/発表者名
      Michito Yoshizawa
    • 学会等名
      International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Anthracene-based Supramolecular Nanostructures2017

    • 著者名/発表者名
      Michito Yoshizawa
    • 学会等名
      10th China-Japan Joint Symposium on Functional Supramolecular Architectures
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Develop,ment of Photo-Responsive Supramolecular Materials with Precise Molecular Design2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nakanishi
    • 学会等名
      KAKENHI International Symposium on "Studying the Function of Soft Molecular Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] アルキル-πエンジニアリング:機能性π系分子の「液状」材料化2017

    • 著者名/発表者名
      中西尚志
    • 学会等名
      Ambitious 物質科学セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Alkyl-π FUnctional Molecular Liquids: Molecular Design, Liquid Physical and Optoelectronic Properties2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nakanishi
    • 学会等名
      IUMRS-ICAM 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 分岐アルキル鎖を使ったソフトクロモフォア性液体ポルフィリンの創成2017

    • 著者名/発表者名
      中西尚志, GHOSH Avijit, 川村出, 水谷泰久, 倉重佑輝, 山室修
    • 学会等名
      第68回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] ソフトクロモフォア特性を有す液体ポルフィリン2017

    • 著者名/発表者名
      中西尚志, GHOSH Avijit, 川村出, 水谷泰久, 倉重佑輝, 山室修
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] 機能性分子液体の科学2017

    • 著者名/発表者名
      中西尚志
    • 学会等名
      JST-さきがけ「構造制御と機能」 第3回同窓会
  • [学会発表] 脱XX色がモチベーションとなった液状π系分子材料の創出2017

    • 著者名/発表者名
      中西尚志
    • 学会等名
      第32回 高分子学会関東支部茨城地区若手の会交流会
    • 招待講演
  • [学会発表] アルキル化π分子液体の化学2017

    • 著者名/発表者名
      中西尚志
    • 学会等名
      第2回「機能性液体」研究討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] Functional Molecular Liquids: Toward Liquid Electret Devices2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nakanishi
    • 学会等名
      Japanese-Canadian Frontiers of Science
    • 国際学会
  • [備考] 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フロンティア分子グループHP

    • URL

      http://www.nims.go.jp/funct_mol_g/

  • [備考] 東京工業大学 吉沢道人HP

    • URL

      http://www.res.titech.ac.jp/~smart/A_yoshizawa01.html

  • [備考] 科研費「柔らかな分子系」HP 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

    • URL

      http://www.yawaraka.org/A03/32-Takashi_NAKANISHI.pdf

  • [産業財産権] 電子装置2017

    • 発明者名
      吉田 学、末森 浩司、中西 尚志、ゴッシュ アビジット
    • 権利者名
      産業技術総合研究所、物質・材料研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-124302
  • [産業財産権] Film Which Is Formed Of Hemispherical Particles, Method For Producing Same, And Use Of Same2013

    • 発明者名
      中西尚志
    • 権利者名
      物質・材料研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      EP2666747B1
    • 外国
  • [産業財産権] Ambient Temperature Liquid-form Organic Materials and Use Thereof2013

    • 発明者名
      中西尚志
    • 権利者名
      物質・材料研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      US9570691 B2
    • 外国

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-03-29  

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