人工制御機能性分子システムの研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04NP0301
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 井口 洋夫 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 所長 (00100826)
• 研究分担者: 入江 正浩 九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (30001986) ; 清水 剛夫 京都大学, 工学部, 教授 (10025893) ; 北川 禎三 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 教授 (40029955) ; 丸山 有成 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 教授 (40013479) ; 吉原 經太郎 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 教授 (40087507)
• キーワード: 分子環境 / 反応の磁場効果 / プロトン運動 / フラーレン / 紫外ラマン分光 / 光電極反応 / 光・電子情報交換 / 導電性・磁性高分子材料 / 多元応答光機能分光 / 高次構造制御分子材料

研究概要

本新プログラムの目標は、「物質の最小単位である分子を、集合配向、複合、構築等化学的並びに物理的手法を通して、人工制御した分子システムを研究し、それによって、分子科学の中に分子機能学を築く」ことにある。これらを各班毎にまとめると、以下の五本の柱となる。
A-1:分子環境
A-2:新機能物質化学
A-3:光デバイス構築
B-1:分子複合系導電性高分子
B-2:発色・発光分子システム
各班の詳細を以下に記す。
A1班、環境制御による分子システムのエネルギー、【double half arrows】物質変換の研究では、1.トリエンやテトラエンの光異性化反応の分光学的研究およびレチナール蛋白、フィトクロームの光異性化反応の初期課程を明らかにし、さらに超高速分子間電子移動に関する理解を進めた。2.超臨界流体を用いて、アセトンのC=0伸縮振動と環境分子の相互作用を研究した。3.長鎖化合物の励起状態と光反応の磁場効果とマイクロ波効果を明らかにした。4ベンゼンの2〜6量体イオンクラスター中における、電荷移動効果を明ら
A2班では、特異な電子系とそれを取り囲む環境(システム)との新規な相互作用を研究することによって、新しい物質【.d瑞lharw.】情報変換システムを達成することを目的としている。低次元電子系として一次系のポリジアセチレン、珪素ポリマー(ポリシラン)について研究を進め、特に前者に対しては、双方向に光スイッチングが可能な光誘起相転移現象について詳しい知見を得た。また、2次元系として鉛フタロシアン超薄膜、メロシアニン/塩化銀界面の電子状態の研究を進めた。さらに原子層交互蒸着による物質合成法を、銅酸化物やC_<60>の超伝導体に対して応用し成果が得られた。また、特異な水素結合系での電子-水素相互作用に起因する誘電特性を見出した。
A3班では、光合成反応中心のモデル系として、ポルフィリン-イミドーキノンの3分子系電子リレーを超高速分光で調べた。またバクテリヤの光合成反応中心タンパク質の紫外共鳴ラマン散乱をCWレーザーで観測する装置を作製し、240nm励起のスペクトルを得ることに成功した。アゾベンゼンLB膜の光電気化学反応特性を調べ新しい情報変換素子としての機能性を具体的に調べた。
B1班は、分子素子基盤材料に関する研究として、以下の成果を得た。1.導電性高分子高次構造の連続ならびに非連続的超微細構造制御法を開発した。2.有機材料における電子特異複合機能の発現の機構解析による新たな機能設計を行った。3.分子接合と接合間電子移動による分子機能の制御系を案出した。4.プラズマ重合法による導電性有機薄膜材料、および含ヘテロ分子磁性材料の開発を行った。5.フォトクロミックLB多層膜の光演算処理機能ならびに処理速度の定量的検討と光コンピューター素子としての特性を評価した。これらは、分子素子機能材料構築のための要素的研究と評価されるものである。
B2班は、分子システムを動的に制御することをめざし、以下の研究を進めた。溶媒特異的あるいは温度特異的に光反応する光発色分子システムを設計・合成しその機能を確認した。EL素子における放出光の干渉効果および自然放射の増強効果を解明した。アモルファス分子材料として、高いTgを持つスターバースト分子を設計・合成した。また、新しい表面分析法として走査表面電位顕微鏡を開発した。
また、分子機能学の確立とその普及を目指しての出版物、分子機能学全2巻(Functionality of MolecularSystens,Vol.1&2)の章・項立を完了し、その執筆者決定を急ぎ、平成7年度完成を目指しての作業を進めた。

研究成果

• [文献書誌] 吉原 經太郎: "実験化学講座7.分光II(分担)、吉原 經太郎" 丸善, (1993)
• [文献書誌] O.Kajimaoto: "Dynamics and Mechanisms of Photoinduced Electron Transfer and Related Phenomena.Eds.N.Mataga,T.Okada and H.Masuhara" Elsevier, 145-154 (1992)
• [文献書誌] K.Honma and O.Kajimaoto: "Dynamics and Mechanisms of Photoinduced Electron Transfer and Related Phenomena.Eds.N.Mataga,T.Okada and H.Masuhara" Elsevier Ed.by N.Mataga,T.Okada and H.Masuhara, 145-154 (1992)
• [文献書誌] K.Seki and T.Tani: "Polymer-Solid Interfaces Eds.J.J.Pireaux,P.Bertrand and J.L.Bredas" IOP publishing Ltd.,Bristol,
• [文献書誌] T.Kitagawa,T.Egawa,T.Ogura,Y.Imai,R.Makino and Y.Ishimura: "Cytocrome P-450:Biochemistry and Biophysics:Resonance Raman studies of cytochrome P-450:the O-O stretching for P-450_<c&m> and Fe-CO stretching for P-450(w-l)mutants." INCO-TNC Join Stock Corp., 83-88(6) (1992)
• [文献書誌] 小倉 尚志、北川 禎三: "新生化学実験講座第5巻" 東京化学同人, 97-105(9) (1992)
• [文献書誌] I.Yamazaki,N.Tamai and T.Yamazaki: "Dynamic and Mechanisms of Photoinduced Electron Transfer and Related Phenomena." Elsevier,Amsterdam, 395-406(12) (1992)
• [文献書誌] T.Shimidzu,T.Iyoda,H.Segawa and K.Honda: "Photochemical Processes in Organized Molecular Systems." Elsevier Science Publishers B.V., (15) (1991)
• [文献書誌] T.Shimidzu: "Pervaporation Membrane Separation Processes" Elsevier, (42) (1991)
• [文献書誌] M.Fujihira: "Simulation of Primary Process in Photosynthesis by Monolayer Assemblies.eds.N.Mataga,T.Okada and H.Masuhara" Elsevier, 453-464(11) (1992)
• [文献書誌] M.Fujihira: "Photoelectric Conversion with Langmuir-Blodgett Films.Nanostructures Based on Molecular Matrerials.eds.W.Gopel and C.Ziegler" VCH Publishers,Weinhein, 27-46(20) (1992)
• [文献書誌] M.Fujihira and Y.Gotoh: "Polyion Complexed Langmuir-Blodgett Films.Nanostructures Based on Molecular Materials.eds.W.Gopel and C.Ziegler" VCH Publishers.Weinheim, 177-193(16) (1992)
• [文献書誌] 城田 靖彦: "「ニューマテリアルハンドブック」分担執筆(光記録材料)" 昭晃堂,
• [文献書誌] 斎藤 省吾: "実験化学講座(分担)" 丸善, (1993)
• [文献書誌] 斎藤 省吾: "電子・光分子機能材料と素子開発(分担)" エヌ・ティー・エス, (1993)