2017 年度実施状況報告書

分子の励起状態を利用したアキラル分子へのキラリティ発現に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号	17K19151
研究機関	東京工業大学
研究代表者	間中孝彰東京工業大学, 工学院, 教授 (20323800)
研究分担者	田口大東京工業大学, 工学院, 助教 (00531873)
研究期間 (年度)	2017-06-30 – 2020-03-31
キーワード	キラリティ / ポリジアセチレン
研究実績の概要	分子の鏡像同士が重ならない性質を表す分子キラリティは、軸性ベクトルである磁場との相互作用のため、新規な電子・光機能性材料への応用が期待できる。本研究では、光電場と励起状態分子との相互作用によるキラリティ発現機構の解明や、キラル増幅に関する検討から、キラル高分子の新規な電子・光機能性材料としての可能性を探る。本年度は、主として円偏光紫外光照射光学系の構築とポリジアセチレン重合の確認、またSHGCD測定系の構築、ポリジアセチレン薄膜作製用蒸着装置の立ち上げを行った。円偏光紫外光照射光学系の構築においては、特に紫外領域である程度波長幅を持って円偏光を作る必要があるため、石英プリズムの全反射を利用した円偏光光学系を構築し、円偏光紫外光が生成されることを確認した。その上で、実際にジアセチレンの光重合を確認した。 SHGCD測定系の構築では、フェムト秒レーザーを用いた円偏光照射の界面SHG測定系を組み上げ、実際にSHGCDスペクトルを測定できることを確認した。なお、このフェムト秒レーザーシステムは、多光子励起法によるキラリティ発現の検討にも使用し、可視域のパルスレーザー光照射によって、実際に三光子吸収でポリジアセチレンが重合されることを確認した。最後に、小型のポリジアセチレン薄膜作製用蒸着装置を設計・製作し、ジアセチレン薄膜を蒸着によって形成できることを確認した。一方で、スピンコート法によっても薄膜形成できることを確認した。
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当初予定していた「波長可変円偏光照射光学系および、SHGCD測定系の構築」に関しては、ジアセチレンモノマーが紫外光によって重合を開始するため、紫外領域で、ある程度波長幅を持った円偏光を作る必要がある。そのため、石英プリズムの全反射を利用した円偏光光学系を構築して、左右の円偏光を得るように設計した。結果、左右円偏光を得ることができ、実際にジアセチレンの光重合を確認した。またSHGCDについては、基本光にフェムト秒レーザー＋パラメトリック増幅器を用い、サンプルに左右円偏光を入射できるように構築した。実際に、キラルな液晶分子におけるCD測定によって、測定系が構築されていることを確認した。また、多光子励起によるポリジアセチレンの重合とキラル誘起についても確認できた。重合度のレーザー強度依存性と波長依存性を測定したところ、三光子吸収による重合であることを確認した。ジアセチレン薄膜は、当初蒸着法によって作製する計画であったため、小型のポリジアセチレン薄膜作製用蒸着装置を設計・製作したが、スピンコート法によっても作製できることがわかった。製膜法の違いによって、キラル誘起に違いが現れる可能性もあり、これら膜質の違いや重合特性については、今後検討する。
今後の研究の推進方策	計画は順調に進んでいるため、新しい現象や手法を取り入れながら今後の研究を進めていく予定である。ただ、今年度は円偏光誘起のキラルポリジアセチレン形成に軸足を置いて研究を進めたため、キラルテンプレートの研究が準備段階にある。キラルテンプレートの項目は、キラル情報の伝搬という、本研究における２つの柱の１つであるので、来年度は早々に連携研究者と連携して、計画を進めたい。また、キラル誘起メカニズムに関して、紫外光照射によって発生したラジカルもしくは、オリゴマーが重要であると考察をしており、そのため可視光の円偏光照射を行う計画である。これは、これまでになかったアイデアであり、キラル誘起メカニズムの解明とともに、キラル誘起能の増幅などを検討することができると考えている。以上、新しい現象や手法を取り入れながら、キラル伝播メカニズム、キラリティのエレクトロニクス応用を視野に入れたキラル増幅を検討していく。
次年度使用額が生じた理由	当初、予定していたキラルテンプレートに関する計画を進める代わりに、今年度は円偏光誘起のキラルポリジアセチレン形成を先に進めた。そのため、今年度はキラル分子合成用薬品、部品等の購入を行わなかったため、当該助成金が生じた。来年度は、この項目を実施するため、合わせて使用する。