| 研究課題/領域番号 |
17K19130
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| 研究機関 | 明治大学 |
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研究代表者 |
田原 一邦 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (40432463)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| キーワード | 表面・界面物性 / ナノ材料 / 自己組織化 / 走査プローブ顕微鏡（STM,AFM） / グラファイト / 自己集合 / 分子認識 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、表面における分子キラリティーの精密制御を実現し、従来の不斉識別とは異なる機構で動作するセンサの開発や光学分割法への応用、不斉反応場開発につながる基礎技術を開拓する。具体的には、（１）二次元分子集合体のキラリティー制御因子の解明、（２）修飾されたキラル空孔のゲスト認識能の評価と機能開拓、について検討している。
（１）では、我々が以前から研究しているデヒドロベンゾ[12]アヌレン（DBA-OCn）誘導体が固液界面で形成するハニカム構造のキラリティーに着目して研究を進めた。アキラルなDBA誘導体のハニカム構造は、キラルなDBA誘導体によってキラリティーが誘起される。その際、Sergeant-Soliders機構とEnantioselective Adsorption機構の二つの誘起機構が競合する。29年度は、前者のキラリティー誘起機構で、STMにより観測されるキラルDBA誘導体の独特なコントラストの起源を理論計算によって明らかにした。さらに、Enantioselective Adsorption機構の一般性を確認するため、アルキル鎖長の異なるDBA-OCn（n = 6-16）が形成するハニカム構造に対して、過剰量のキラルDBAを加え、加熱処理を施した。その結果、n = 6, 8ではキラリティーは誘起されず、n = 10, 12, 14, 16では左巻きの六角構造が誘起されることが明らかになった。これはDBAが形成するハニカム構造の空孔サイズがn = 6, 8ではゲスト分子に対して小さくキラリティー誘起が起こらなかったためと考えられる。
（２）について、新たに立体的に嵩高い置換機で修飾されたキラル空孔を形成するDBA誘導体の合成を検討したが、合成ルートに問題があり、そちらについては標的分子を変更して引き続き検討している。
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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
課題（１）では、上述のように、Sergeant-Soliders機構で重要なキラル分子の識別を可能とする、STM観測像におけるキラルDBA誘導体の独特なコントラストの起源を理論計算によって明らかにできた。さらに、Enantioselective Adsorption機構の一般性を確認し、空孔サイズによってはキラリティー誘起が効率的に起こらないことを明らかにした。これらは学術論文として発表した。その他にも、キラルなゲスト分子としてヘリセンを用いたキラリティー誘起も検討したが、こちらについてはまだキラリティー誘起を確認できておらず、引き続き検討する。また、新しいDBA分子として３本の長鎖アルキル基と小さい置換基を交互にもつ分子の合成も行い、それらがハニカム構造を形成することを明らかにした。このトピックについては学会発表を行った。
課題（２）では、新たに立体的に嵩高い置換機で修飾されたキラル空孔を形成するDBA誘導体の合成を検討したが、合成ルートに問題があった。しかし、速やかに標的分子を変更して、現在新分子の合成を行っている。
総合すると、計画通りに進展している項目があり、一方で、当初計画からの変更が必要な項目もあるが、後者についても速やかに計画修正しており、全体としておおむね順調に進展していると判断される。
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| 今後の研究の推進方策 |
課題（１）については、このまま当初計画通りに進める。ただし、キラルなDBA誘導体の他にどのような分子でキラリティーが誘起されるかについて、さらに分子設計から検討する。また、共同研究者との議論を通じて、解決を図る。
課題（２）では、新たに立体的に嵩高い置換機で修飾されたキラル空孔を形成するDBA誘導体を合成する。合成が済み次第、この空孔を利用したキラル認識について当初計画通りに調べる。
また、ルーバン大学との共同研究も有効に活用して、分子設計やSTM観測などについて協力して本課題を推進する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
物品費に関して、本格的に分子合成やSTM観測が開始される次年度以降により多くの物品を購入するため繰り越すこととした。これにより、本課題をさらに推進する予定である。また、成果発表も計画よりも多く行い、繰り越した予算を執行する計画である。
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