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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Control of Chirality Functions at Dynamic Interfaces

Planned Research

Project AreaCoordination Asymmetry: Design of Asymmetric Coordination Sphere and Anisotropic Assembly for the Creation of Functional Molecules
Project/Area Number 16H06518
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

有賀 克彦  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA 主任研究者 (50193082)

Project Period (FY) 2016-06-30 – 2021-03-31
Keywords超分子化学 / 表面・界面物性 / ナノ材料
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は主に下記の二点である
1)界面環境を用いて力学的に自在に分子機能をコントロールする方法論を確立すること
2)この方法論において分子の新たなアシンメトリー機能を開拓すること
機能分子科学の究極の姿である分子マシン、分子デバイスは、実質的な応用を真剣に考えるべき段階に来ている。例えば、生体系においては様々な生体マシンが連動して機能することによって高度な作用を産み出すことはしられており、人工的なマシン分子おいても同等な機能が発揮され、従来研究の延長上にない革新的な進展が機能分子科学にもたらされるべきである。単なる化学・物理の研究と生体系の違いは、後者ではキラリティーなどのアシンメトリー性(非対称性)が大きく強調され、異方的・特異的な機能が得られている点にある。本年度は、特に、結晶性の高いより単純なビナフチル分子をマトリックスに分散する系を用い、ヘリシティーの変化を伴う cisoid-to-transoid (closed-to-open) の非対称コントロールに成功した。これは、低圧ではビナフチル分子がマトリックス脂質中にcisoid 型で溶解していたものが、圧力増加によって二次元マトリックス中から、transoid 型の結晶として析出することを利用したものである。単分子膜へのマクロスコピックな圧縮・膨張の繰り返し動作によって、この変換は可逆的に行うことができる。この場合、二面角はアナログ的に連続変化するのではなく、二値間でデジタル的に変化する。結晶性の高い分子要素を用いたことと、成分数の増加により熱力学的にとりうる相の数が大きくなったことが原因であるものと考えられる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

分子マシンのアナログコントロールとデジタルコントロールを可能にするなど、当初想定していなかった結果が出てきている。

Strategy for Future Research Activity

今後は、特に下記の方針に基づき、研究を進める。
(1)分子マシンの二次元動的機能の多様性の検討:柔軟な構造を持つ超分子キラルキャビティーを分子マシンとして二次元面内に異方的に並べ側方から機械的な圧力をかけることにより、様々な非対称な機能を得る。特に、本年度は領域内の共同研究に注力し、外的刺激による会合発光性の制御、キラル機能の制御などを行う。
(2)極限条件界面を用いた材料開発:新規に得られた技術として、新たな超薄膜作成技術「ボルテックス Langmuir-Blodgett 法」を駆使して、単純炭素化合物から二次元ナノカーボンを作製する技術を改廃してきたが、その方法を超高温などの極限状況において模索し、従来作成不可能であった二次元薄膜の作製に取り組む。

  • Research Products

    (6 results)

All 2017

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results)

  • [Journal Article] Coordination Polymer Nanoglue: Robust Adhesion Based on Collective Lamellar Stacking of Nanoplates2017

    • Author(s)
      Zhao Yanyi、Li Wenwu、Jiang Xiangfen、Li Fengqiong、Li Xin、Zhang Wei、Jiang Ji-Sen、Liu Jian、Ariga Katsuhiko、Hu Ming
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 11 Pages: 3662~3670

    • DOI

      10.1021/acsnano.6b08068

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Mechanically Induced Opening-Closing Action of Binaphthyl Molecular Pliers: Digital Phase Transition versus Continuous Conformational Change2017

    • Author(s)
      Mori Taizo、Ishikawa Daisuke、Yonamine Yusuke、Fujii Yoshihisa、Hill Jonathan P.、Ichinose Izumi、Ariga Katsuhiko、Nakanishi Waka
    • Journal Title

      ChemPhysChem

      Volume: 18 Pages: 1470~1474

    • DOI

      10.1002/cphc.201601144

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nanoarchitectonics: a navigator from materials to life2017

    • Author(s)
      Ariga Katsuhiko
    • Journal Title

      Mater. Chem. Front.

      Volume: 1 Pages: 208~211

    • DOI

      10.1039/C6QM00240D

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Intentional Closing/Opening of “Hole-in-Cube” Fullerene Crystals with Microscopic Recognition Properties2017

    • Author(s)
      Bairi Partha、Minami Kosuke、Hill Jonathan P.、Ariga Katsuhiko、Shrestha Lok Kumar
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 11 Pages: 7790~7796

    • DOI

      10.1021/acsnano.7b01569

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Selective CO2 Capture and High Proton Conductivity of a Functional Star-of-David Catenane Metal-Organic Framework2017

    • Author(s)
      Huang You-Gui、Wu Shu-Qi、Deng Wei-Hua、Xu Gang、Hu Fa-Lu、Hill Jonathan P.、Wei Wei、Su Sheng-Qun、Shrestha Lok Kumar、Sato Osamu、Wu Ming-Yan、Hong Mao-Chun、Ariga Katsuhiko
    • Journal Title

      Advanced Materials

      Volume: 29 Pages: 1703301~1703301

    • DOI

      10.1002/adma.201703301

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Conformation Manipulation and Motion of a Double Paddle Molecule on an Au(111) Surface2017

    • Author(s)
      Soe We-Hyo、Shirai Yasuhiro、Durand Corentin、Yonamine Yusuke、Minami Kosuke、Bouju Xavier、Kolmer Marek、Ariga Katsuhiko、Joachim Christian、Nakanishi Waka
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 11 Pages: 10357~10365

    • DOI

      10.1021/acsnano.7b05314

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-12-17  

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