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私は、共役系高分子の機能を最大限に発現させるためには分子間の相互作用を制御することが重要であると考え、架橋分子により非共有結合的に共役系高分子を架橋し配列させる手法を開発してきた。これまでに共役系高分子を等間隔に配列させた二次元集合体を得ることに成功しており、本研究ではこの二次元集合体を構成要素として更なる階層構造を構築することを目的としている。
本年度は、まず二次元集合体の詳細な評価を行った。共役系高分子の配列は配位結合により形成されており、酸性条件のように配位結合が働かない条件下では集合体が崩壊してしまう。しかし、メタセシス反応を用いて架橋分子と共役系高分子の間に機械的な結合を付与すると、酸性条件においても集合体が安定に維持されることが示された。さらに、酸性条件では、プロトン化された共役系高分子間の静電反発により、共役系高分子間の距離が拡がっていることも示された。この変化は可逆的であり、塩基を添加すると元の距離に戻った。これらは、外部刺激により共役系高分子間の距離が可逆的に制御可能、すなわち共役系高分子の機能が調節可能であることを示唆する重要な結果である。
次に、二次元集合体を三次元に組織化させるため、三次元方向へ架橋する架橋分子の設計を行った。一種類の共役系高分子からなる集合体を組織化させるためにはこれまでの架橋分子が有効である。二種類の共役系高分子からなる集合体の場合は、二種類の相互作用部位を有する架橋分子が必要になると考え、亜鉛ポルフィリンとパラジウム錯体を分子内に有する架橋分子の設計、合成を行った。吸収スペクトルおよび透過型電子顕微鏡による観察結果、それぞれの相互作用部位が独立して二種類の共役系高分子と相互作用することが明らかとなった。この架橋分子を用いれば二種類の共役系高分子からなる二次元集合体が交互に積層した超階層構造体を得ることが可能になると考えられる。
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