| 研究課題/領域番号 |
20J22759
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
青木 翼 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| キーワード | 超分子重合 / キラリティー / 光応答性材料 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、昨年度に偶然発見された超分子ポリマーの開拓を進めた。ポリマー鎖の成長を光照射で一時停止可能な超分子重合を論文として報告した。昨年度発見された分子は、励起状態の芳香族性を示す分子であり、光照射によって高速で羽ばたくように環反転する。すなわち、超分子重合しないエナンチオピュアな分子は光照射によってラセミ化が進行し、超分子重合可能なラセミ体へと変化する。当初、我々はこの特性を活かし、光照射を開始シグナルとする超分子重合を開拓しようとした。そこで、重合が進行しないエナンチオピュアな溶液に紫外光を照射したところ、光照射の時間を伸ばしても光照射が停止されるまでは重合に伴う白濁が生じないことを見出した。この現象を足がかりとして、光照射によって重合の速度論を制御しようという本研究が開始された。種々の検討の結果、重合反応中の溶液に紫外光を照射すると重合が停止し、その後光照射を停止するだけで重合が再度進行する条件を最適化することに成功した。さらにモデルを用いた速度論解析によって、この分子の羽ばたきが、核形成伸長の速度定数よりも十分に速いことが判明した。すなわち、高速羽ばたき運動が、重合に必要な分子配向を乱し、核形成伸長を阻害していることが示唆された。本研究は、一度生成した超分子ポリマーを解重合させることなく、伸長の停止を可能にした点で意義深い。この発見は、これまでのフォトクロミック分子の異性化を用いた重合制御では回避できなかった解重合を避けることができる点で一線を画している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本年度の研究も偶然の発見により開始され、論文に採択されている。また同様の分子を用いて、構成する分子がラセミ体であるにもかかわらず、光学活性を有する超分子ポリマーについて研究を進めた。エナンチオピュア溶液を段階的に混合してラセミの溶液を得た。すると、光学純度の低下とともに光学活性が増強され、0%eeの際に円二色性シグナルが最大化するという新現象を発見した。原子間力顕微鏡観察や分子動力学シミュレーションによって、複数本の交互ヘテロキラル超分子ポリマーからなる一方巻きの多重らせんを形成することで光学活性が生じることが判明した。種重合を用いた詳しい調査の結果、偏った鏡像異性体比の溶液中で光学活性な核ができ、その末端から一方向巻の超らせんが生成することが示唆された。
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| 今後の研究の推進方策 |
今回偶然発見された複数本の交互ヘテロキラル超分子ポリマーからなる一方巻きの多重らせんの論文化をすすめると共に、類縁体が示すCPL物性に関しても開拓を進めていく。
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