| 研究課題/領域番号 |
14J07715
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
山内 光陽 千葉大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| キーワード | 自己集合 / 光応答性材料 / 超分子キラリティー / アゾベンゼン / 螺旋集合体 / ナノ構造体 / ナノリング |
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| 研究実績の概要 |
申請者はこれまでに、アゾベンゼン二量体Iが溶液中で集合し均一なリング状ナノ構造体（ナノリング）、さらにチューブ状ナノ構造体（ナノチューブ）へ組織化することを発見している。本研究では、「積層型ナノリングの分子デザインと動的な階層構造制御」を基盤とし、革新的な動的新現象の発現を目的としている。まず、積層型ナノリングを形成するアゾベンゼン二量体Iの分子デザインに基づいた新規化合物を設計、合成し調査を進めてきた。１年目においては、様々な類似の新規化合物を調査したところ、分子構造の僅かな変化にも関わらず閉環したリング状の集合体を形成せず、一次元に伸長した構造体を形成することが明らかになっている。しかしながら、試行錯誤をする中で、側鎖にフェニル基を導入した化合物（アゾベンゼン二量体II）及び光応答性部位をアゾベンゼンからスチルベンに変換した化合物（スチルベン二量体）がこれまでに無い光応答性を示す新たな集合挙動を示し、自己集合システムにおける重要な知見をいくつか得ることが出来ている。1つ目のアゾベンゼン二量体IIに関しては、報告例の非常に少ない「トランス、シス光異性化を駆使したキラリティーの動的な反転」を見出すことに成功した。現在、この詳細なメカニズムは考察中であるが、おそらく熱と光によって構築された集合体がそれぞれ異なるためであると推測でき、現在その解明を急いでいる。2つ目のスチルベン二量体に関しては、溶液中で明確な螺旋ナノ構造体を形成し、さらに紫外線の照射により得られる光環化付加体が集合プロセス及びナノ構造を劇的に変化させることを発見した。現在、詳細な解析により、集合メカニズムを解明することができており、「光反応を利用した集合プロセスの制御」という光応答性材料において重要な知見を得ることができている。この成果に関する論文はほぼ完成しており、間もなく学術論文誌に投稿予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
今年度のテーマは色素部位を変えることで新たな光応答性を付与することであったが、色素部位を変えたことで会合様式が劇的に変化したため会合メカニズムの解明が困難となった。しかしながら、多角的に考察をし関与するパラメーターを一つ一つ丹念に調査することで、光反応を駆動とした新たな集合メカニズムを提案することが出来た。この結果は、国内外の学会にて評価されており、まもなく世界屈指の学術論文誌Nature Communicationsに投稿予定である。また、この成果に加えて、類似の分子に関しても、興味深い結果が得られており、より詳細な考察と追加実験を行うことで、全く異なった研究成果を構築できることが予想される。以上のように、一年間の研究期間において、二つの成果を見出すことができたことから、本年度の研究は順調に進んでいると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
2年目はまず、1年目に未解明であったアゾベンゼン二量体IIの光反転のメカニズムを明らかにする予定である。そのために、一年目に解明することが出来た類似の分子（スチルベン二量体）と同様の手法を用いて、まだ未解明であったメカニズムの解明を試みる。同時に、論文執筆を進めていき、いち早く世界に発信したいと考えている。
また、より緻密な分子デザインの検討を行い、試行錯誤することで新たな現象を構築していきたいと考えている。現在、多重水素結合を導入した新たな分子が興味深い集合挙動を示すことが明らかになりつつあり、この内容に関しても調査を進めていきたいと考えている。
最終的に、これまでに構築した集合体に発光性を付与させた化合物を設計、合成し、機能性材料としての評価を試みる予定である。
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