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2015 年度 実績報告書

超分子π電子積層工学を駆使した創発的機能材料の開発

公募研究

研究領域元素ブロック高分子材料の創出
研究課題/領域番号 15H00741
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

森末 光彦  京都工芸繊維大学, 分子化学系, 助教 (40403357)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードポルフィリン / 近赤外発光 / 超分子ポリマー
研究実績の概要

亜鉛ポルフィリンとこの配位子を交互配列したポルフィリンアレーは、自己相補的な配位結合形成によって逆並行型の二重鎖を形成する。このポルフィリンアレー二重鎖は剛直な直線状構造である。この二重鎖形成を駆動力として、超分子ポリマーの構築を行った。この結果、二重鎖の剛直な直線状の構造と非常に高い安定性を反映して, 数マイクロメートルオーダーでの直線状構造を構築することができた。このように、二重鎖形成型ポルフィリンアレーが分子サイズをはるかに超えるサイズ領域において、形状制御を行うための有効な構成ユニット「元素ブロック」であることが明らかとなった。この結果は従前の合成分子が制御できなかったサイズ領域において、分子の形状・機能を制御できるサイズ領域が広がったことを意味している。
またこれと同時に, 粘稠液体となるポルフィリンユニットを「元素ブロック」として連結していくと, 分子量増加にともなってガラス転移点が上昇することがわかった。金属ポルフィリンは巨大なπ平面を有する骨格であり, 固体でアモルファス状態を形成する極めて特異な特徴を示す分子骨格であることを見出した。しかも、このガラス状態の薄膜は、近赤外波長領域で効率的に発光することがわかった。
さらにジチエノメタロールをパイ共役スペーサーとして亜鉛ポルフィリンを連結すると、キノイドークムレン型の共役で広いパイ電子系を形成できることがわかった。とりわけ、励起状態においてキノイドークムレン型共役の寄与が非常に大きいことが明らかとなった。

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

以前にポルフィリンアレーを薄膜状態で超分子重合すると近赤外波長領域で発光を示すことを明らかにしていたが、近赤外発光は超分子重合しないでも観察される事が明らかとなった。いずれも、通常のポルフィリン錯体では観察されない現象であり、現在この現象の解明を進めているところである。

今後の研究の推進方策

固体状態のポルフィリンが近赤外波長領域で発光するメカニズムについて明らかにする。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Oligoamylose-Entwined Porphyrin: Excited-State Induced-Fit for Chirality Induction2016

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiko Morisue, Takashi Yumura, Risa Sawada, Masanobu Naito, Yasuhisa Kuroda, Yoshiki Chujo
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 52 ページ: 2481-2484

    • DOI

      DOI: 10.1039/C5CC08488A

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Self-Complementary Double-Stranded Porphyrin Arrays Assembled from an Alternating Pyridyl-Porphyrin Sequence2015

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiko Morisue, Yuki Hoshino, Kohei Shimizu, Masaki Shimizu, Yasuhisa Kuroda
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 6 ページ: 6199-6206

    • DOI

      DOI: 10.1039/C5SC01101A

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 配列・形状制御した積層π電子系の超分子ポリマーへの拡張とその機能2016

    • 著者名/発表者名
      森末光彦
    • 学会等名
      高分子学会関東支部: 第31回群馬・栃木講演会
    • 発表場所
      群馬大学桐生キャンパス(群馬県桐生市)
    • 年月日
      2016-03-08 – 2016-03-08
    • 招待講演
  • [学会発表] 14族ジチエノメタロール連結エチニレン共役ポルフィリンダイマーの合成と電子構造2015

    • 著者名/発表者名
      森末光彦, 星野佑紀, 中村優志, 湯村尚史, 大山陽介, 清水正毅, 大下浄治
    • 学会等名
      第34回無機高分子研究討論会
    • 発表場所
      東京理科大(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-11-05 – 2015-11-06
  • [学会発表] 二重鎖形成型元素ブロックに基づく積層π電子系の配列・形状制御と機能化2015

    • 著者名/発表者名
      森末光彦
    • 学会等名
      15-1無機高分子研究会
    • 発表場所
      和光純薬工業湯河原研修所(静岡県熱海市)
    • 年月日
      2015-10-02 – 2015-10-03
    • 招待講演
  • [学会発表] 剛直な二重鎖構造を超分子ユニットとする巨大直線状構造の構築2015

    • 著者名/発表者名
      森末光彦, 星野佑紀, 清水正毅, 上村忍, 櫻井伸一
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-17
  • [学会発表] A Double-Strand Approach to Biomimetic Multiporphyrin Architectures2015

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiko Morisue
    • 学会等名
      International Conference on Novel Nanomaterials (ICON2)
    • 発表場所
      仏放射光施設SOLEIL(フランス・パリ)
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 二重鎖形成による巨大超分子ポリマーの構築2015

    • 著者名/発表者名
      森末光彦, 星野佑紀, 清水正毅, 上村忍, 櫻井伸一
    • 学会等名
      第64回高分子年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-05-27 – 2015-05-29

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公開日: 2017-01-06  

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