一次元π電子系の集積化とそのコヒーレント光化学反応特性

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11223202
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 下村 政嗣 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (10136525)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 居城 邦治 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (90221762)
• Keywords: パイ電子 / DNA / 鋳型重合 / 単分子膜 / ジアセチレ / トポケミカル重合 / 単一分子 / 光重合

Research Abstract

本研究の目的は、植物の光捕集系で見られるようなコヒーレントな光励起状態を人工的に作製することにある。この研究の特徴は、厳密に分子量とシークエンスが決定されているDNAの構造に着目し、それを鋳型としすることで、気水界面に形成される分子集合体である単分子膜を用いて一次元パイ電子集積体を作製することにある。DNAの鋳型特性の本質は、水素結合を介した選択的な塩基相補対の形成である。すでに、我々は両親媒性の核酸塩基誘導体が気液界面において、単分子膜を形成しDNAでみられるようなWatson-Crick型の水素結合を選択的に形成することを見いだしている。本研究では、水相に溶解した一本鎖DNAを鋳型として単分子膜の重合を行うために、トポタクティックな光重合性が知られているジアセチレン基を疎水鎖に導入した核酸塩基誘導体を新たに合成し、気液界面における核酸塩基間の分子認識と光重台を検討した。その結果、ジアセチレン基を有するチミン単分子膜は気水界面においてオリゴアデニル酸と選択的に相互作用し、光照射によって着色したボリジアセチレンを形成することが明らかになった。分子量の制御を行うためには、一本のDNA分子を鋳型とする単分子膜との複合体をアイソレートせねばならない。そこで、非重合性のマトリックスとして、ワトソンクリックペアを形成するオクタデシルシトシンとポリグアニル酸複合体を用いたところ、ジアセチレン基を有するチミンならびにアデニンからなるワトソンクリック対がオリゴチミジン鎖に結合した複合体がマトリックス中に分散することを見いだした。ここで得られた結果は、厳密に制御された分子量と塩基配列を有するDNAの特性を利用した精密重合を可能とするものである。

Research Products

• [Publications] M.Weisser: "Adenine-Uridine Base Pairing at the Water-Solid Interface"J.Am.Chem.Soc.. 122. 87-95 (2000)
• [Publications] J.Matsumoto: "Molecular Recognition and Photopolymerization of Nucleobase Monolayer Containing Diacetylene Group at the Air-Water Interface"Chem.Lett.. 1280-1281 (2000)
• [Publications] M.Morisue: "Fine Tuning of Chromophore Orientation Due to Hydrogen Bond Formation in Nuelecbase-Terminated Azobenzene Monolayer"Studies in Surface Science and Catalysis. 132. 549-552 (2001)
• [Publications] K.Ijiro: "Molecular Assemblies Based on DNA-Mimetics : Effect of Monolayer Matrix on Photopolymerization of Diacetylene-containing Nucleobase Monolayers"Studies in Surface Science and Catalysis. 132. 481-484 (2001)
• [Publications] M.Shimomura: "Architechturing and Applications of Films Based on Surfactants and Polymers.in "Supramolecular Polymers""Marcel Dekker. 668 (2000)