| 研究課題/領域番号 |
25410065
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 研究機関 | 名古屋大学 |
|---|
研究代表者 |
山田 泰之 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 助教 (10385552)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| キーワード | プログラム配列化 / ポルフィリン / フタロシアニン / ロタキサン / 逐次合成 |
|---|
| 研究概要 |
広い π 平面を持つ金属ポルフィリンや金属フタロシアニンは、自発的にスタッキングして会合体を形成し、導電性や液晶性など分子単独では見られない特異な物性を発現することが知られている。さらに、これらの分子は中心に種々の金属イオンを取り込んで多様な金属錯体を形成する。我々は、金属ポルフィリンや金属フタロシアニンを、数や種類を自在にコントロールして、お互いにスタッキングさせながら一次元にプログラム配列化することができれば、様々な化学機能を付与した分子アレイをデザインして合成できると考えた。
我々はこれまでに、その足がかりとなる分子として、環状分子を軸状分子が貫通した構造を持つ「ロタキサン結合」を一分子内に4つ持つ4重ロタキサン型ポルフィリン／フタロシアニンスタッキングヘテロ2量体の合成を報告した。ロタキサンは、外部刺激により構造を大きく変化させることができることから、新しい素子・素材への応用が期待される分子群である。本研究では、モノマーユニットの数や配列をプログラム可能なロタキサン型スタッキング型アレイを構築する手法を開発することとした。
逐次的分子鎖連結反応は、多種多数の機能性分子のプログラム組織化に有用である。我々は、 二本のアルキルアンモニウム側鎖を持つポルフィリンと、 二つのクラウンエーテルを持つポルフィリンとの間の二重ロタキサン形成反応を利用して、逐次的にポルフィリンユニットを連結・伸長することで、ポルフィリン三分子がスタッキング型に会合し、その個々のユニット同士が2重ロタキサン結合により連結されたスタッキング型ポルフィリンアレイの構築に成功した。この逐次的ロタキサン連結法は、金属ポルフィリンのプログラム配列化にも応用可能であることから、今後、この手法を利用した金属ポルフィリンのプログラム配列化が期待できる。
|
| 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
本研究には、三つの段階がある。(1)ポルフィリンおよびフタロシアニンからなるロタキサン型スタッキングアレイ内に、金属錯体をプログラム配列化する手法を開発する。(2)(1)の手法を利用して、目的にかなった金属ポルフィリンー金属フタロシアニンスタッキング分子を構築する。(3)(2)でプログラム構築した分子の機能を評価する。特に、単一分子素子の開発を目指して、単一分子の電気伝導性の評価を行う。
本年度は、逐次的な二重ロタキサン形成反応を利用して、スタッキング型分子が構築可能であるということを明らかにした。これは特に、(1)の部分において期待した通りの研究の進展があったことを意味している。この他にも、4重ロタキサン型スタッキングアレイ内への金属イオンのプログラム配列化、および金属電極表面へのポルフィリン分子の修飾の研究についても着実に進展していることから、三年間の研究期間で考えたとき、研究はおおむね順調に進展しているといえる。
|
| 今後の研究の推進方策 |
先の「現在の達成度」の項で述べたように、本研究には３つの段階があり、現在までにその第一段階である「スタッキングアレイ内への金属イオンのプログラム配列化法の開発」が達成されている。
今後は、次の段階への進展を目指して、実際に目的に沿った配列をもつ金属錯体型スタッキングアレイのプログラム構築を行い、それらの機能評価を行っていく。特に、単一分子素子として働くスタッキング分子を構築するために、スピンを持つ金属を配列化したアレイ、HOMOまたはLUMOの高い順に金属錯体を配列化したアレイを構築するとともに、これらのアレイを金属電極表面に固定化するためのリンカー分子を合成し、スタッキングアレイ１分子の電気伝導度測定を目指す。
|
