2015 Fiscal Year Annual Research Report
柱状π分子の2次元集積化によるπ造形システム
Publicly Offered Research
| Project Area | pi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions |
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| Project/Area Number |
15H00990
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
生越 友樹 金沢大学, 物質化学系, 教授 (00447682)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ピラーアレーン / レイヤーバイレイヤー / 積層フィルム / ホスト－ゲスト特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アニオン性及びカチオン性基を導入したPillar[5]arene、Pillar[6]areneの合成を行った。基板表面にカチオン性高分子、アニオン性高分子を交互に配列できるLayer-by-Layer法を利用して、Pillar[5]arene、Pillar[6]areneを2次元配列化したシート構造の構築を行った。その結果、Pillar[5]arene、Pillar[6]areneを用いた場合には、積層フィルムを得ることができたが、ユニットモデルでは積層フィルムを得ることができなかった。Pillar[5]arene、Pillar[6]areneの上下対称な柱構造及び、上下に官能基を有することが、積層フィルム形成に非常に重要であることが分かった。積層フィルムのホスト－ゲスト特性を調査した。その結果、Pillar[5]arene由来のホスト－ゲスト特性である、2置換ベンゼンのうちパラ置換体は取り込むが、オルト、メタ位置換体は取り込まないといった形状選択性を示した。また、Pillar[5]areneとPillar[6]areneの交互積層フィルムについても検討した。その結果、Pillar[5]areneの上層にはPillar[6]areneは積層しない、またPillar[6]areneの上層にはPillar[5]areneは積層しないという、形状選択性がを有していることが分かった。基板表面にPillar[5]arene及びPillar[6]areneが規則構造を有して配列しているためだと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、Pillar[5]areneとPillar[6]areneの交互積層フィルムでは、選択性は見られないと考えていたが、実際には基板上にそれぞれが高秩序に配列した構造を有していた。このような基板上の配列化までを観測できたことは画期的であるために、当初の計画以上に本研究は進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
長鎖アルキル鎖は、アルキル鎖間でスタッキングにより配向するため、分子の配列化を促進するには有効である。しかし、これまでに合成されたPillar[5,6]areneでは、アルキル鎖の長さが十分ではなく、Pillar[5,6]areneの分子配向を促進するには十分な長さを有してはいなかった。そこで、分子配向を促進させるために十分な長さの長鎖アルキル基をエーテル化により導入する。アルキル鎖長により、Pillar[5,6]areneのシート間距離をチューニングできると予測される。またアルキル鎖長を伸ばすのみでは、Pillar[5,6]areneが十分に配列しなかった場合、アルキル鎖数を増やすために、液晶性を示す官能基である多数のアルキル鎖を有するトリアルコキシフェニル基を導入する。それでもは配向しない場合は、アルキル鎖末端にフッ素基の導入を行う。フッ素は自由エネルギーが小さいため、フッ素部位が表面へと集まることにより、Pillar[5,6]arene層との相分離構造を誘発しやすくなる。その結果、Pillar[5,6]areneの2次元スタッキングが促進されると期待される。また他の手法として、アミド基・ウレア基をアルキル鎖長中に組み込むことにより、多重分子内・分子間水素結合によりアルキル鎖間のスタッキング能力を高める。これにより、Pillar[5,6]areneの2次元スタッキングの促進・安定化が期待される。これらバルクの特性をDSC、AFM、SEM、TEM、小角・広角X線粉末回析により評価する。
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