| 研究課題/領域番号 |
17J02520
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
新津 敬介 千葉大学, 融合理工学府, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| キーワード | 超分子ポリマー / 超分子重合 / 環構造 / 螺旋構造 / 水素結合 / π共役 / 分子認識 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は”特異な高次構造を持つ超分子ポリマーの設計と創製”を基盤とし、革新的な新現象の開拓を目的としている。用いるモノマーの基本骨格は、芳香族コア部位に水素結合部位と長鎖アルキル鎖を導入したものである。これまでに、コア部位にナフタレンを導入したモノマー(N)が環状超分子ポリマーを形成することがわかっている。昨年度は、このコア部位をさまざま変えることで、超分子ポリマーの構造がどのように変化するかを調査した。その中で、ビスナフタレンを有するモノマー(NN)が螺旋状超分子ポリマーを形成することを見出した。今年度は、昨年度の研究成果をさらに発展させ、この螺旋状超分子ポリマーの形成メカニズムの解明および複数分子が関与する超分子ポリマーの構造制御について研究を遂行した。
NNのメチルシクロヘキサン溶液中における超分子重合過程を、分光学的手法から評価した。得られた結果に、超分子ポリマー形成の熱力学モデルである「核形成-成長理論モデル」を用いることで熱力学的パラメーターを算出した。またそれらの値を、環状超分子ポリマーを形成するNのものと比較した。これらの結果から、高次構造である螺旋の形成には拡張したコア部位が必要であることが明らかになった。さらに、超分子ポリマーの構造制御を目的にNとNNを混合し超分子重合すると、予期せぬことに、単独で得られていた螺旋状超分子ポリマーは得られず、大小の異なる環状超分子ポリマーが得られた。この２成分系の超分子重合過程を精査すると、重合過程における異種分子間相互作用によって、それぞれの超分子ポリマーの核形成および伸長が阻害されていることが明らかになった。これは２つの分子の集合経路が交錯することで、最終的に得られる構造が単独で得られる構造と異なる珍しい系である。新規性が高かったため、学術誌に掲載予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究では特異な高次構造を持つ超分子ポリマーの設計と創製を目的としている。今年度は、螺旋状超分子ポリマーを形成する、π共役部位を拡張したビスナフタレン分子(NN)の超分子重合過程についての詳細な調査を行なった。これまでに得られていた環状超分子ポリマーを形成するナフタレン分子(N)と熱力学的パラメーターを比較することで、高次構造を持つ超分子ポリマーの設計指針を確立することができた。また、分子を混合することによって超分子ポリマーの構造制御を試みたところ、予期しなかったことに、単独の時には得られなかった超分子ポリマーの構造が得られた。具体的にはNNとNを混合し超分子重合すると、分子間相互作用によってそれぞれの分子の超分子ポリマーの形成が抑制された。その結果、螺旋状超分子ポリマーは形成されず、NNが形成した大きな環とNが形成した小さな環の二種類の環状超分子ポリマーが得られた。これらの成果は超分子ポリマーの構造制御を目指す上で重要な知見となる。
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| 今後の研究の推進方策 |
高次構造を持つ超分子ポリマーの機能について探求する。これまでに得られている高次構造を持つ超分子ポリマーを用いて、その安定性・発光特性・外部刺激応答性について精査していく。また、今年度得られた、分子の混合による新たな超分子ポリマー構造の構築という知見をもとに、単一系では得られなかった超分子ポリマーの構造の創製とその機能について検討していく。
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