研究課題
我々の研究グループでは可聴音の照射によって整列する超分子ナノファイバーの開発を行っている。可聴音を用いた分子配向の制御は、人の声で操作できるナノデバイスや分子マシンの開発につながり、新たなナノサイエンスの分野の開拓が期待される。本年度、我々は、音と光という複数の物理刺激による配向制御を目指し、光応答性ユニットをコアとする超分子ナノファイバーを開発した。(1) 光応答性ユニットとして、アゾベンゼンをコアに有するAZを設計・合成した。trans-AZはシクロヘキサン中で自己集合し、ファイバー状の集合体を形成することがわかった。trans-AZに365 nmの紫外光を照射すると、AZはcis体へと異性化し、集合体はアモルファス状の凝集物に形態が変化した。これら両異性体の音響配向挙動を直線二色性（LD）スペクトルによって評価した。ファイバー構造を持つtrans-AZ集合体は可聴音照射によってその吸収帯に対応する波長でLDを誘起し、音響配向を示すことがわかった。一方アモルファス状のcis－AZ集合体からは、可聴音照射を行ってもLD誘起は見られず、溶液中で配向を引き起こさないことが明らかになった。本研究では、音響配向のON-OFFを光によって制御することに成功した。(2) さらなる研究の発展として、次に光応答性ユニットとしてジアリールエテンを組み込んだDEUを新たに設計・合成した。合成したDEUopenはn-ヘキサン中でファイバー状構造を形成し、365 nmの紫外光照射によってファイバー構造を維持したままclosed体へと異性化した。異性化の前後で吸収スペクトルが大きく変化して、両方の状態で音響誘起LDが観測された。本研究では、光によって音響誘起LDの波長変換に成功した。
2: おおむね順調に進展している
音と光に応答するナノファイバーの開発に成功し、その研究成果を論文として発表することができた。研究成果(1)は、Chem. Commun. 2014, 50, 5615.に掲載され、Nature Chemistry (2014, 6, 459)でハイライトされた。研究成果(2)は、Chem. Commun. 2015, 51, 2790に掲載され、掲載誌の裏表紙でハイライトされた。
現在までに柔軟な超分子ナノファイバーにアゾベンゼンやジアリールエテンなどのユニットを組み込むことにより、それらの音響配向現象の光制御に成功した。しかし、可聴音による液体流動に対するそれらの応答速度が遅いため、応答速度を高める必要がある。次年度は、剛直性の高いナノファイバーを新たに開発し、それらに光応答性ユニットを組み込み、より高性能の音・光応答性ナノファイバーの開発を行う。
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すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (4件)
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