Development of Molecular Sensors Based on Orientation Change of Liquid Crystals

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本研究では、液晶材料を基盤とする分子認識センサーの開発に向けた材料設計指針を確立することを目指している。本年度は、分子認識部位を有するメソゲン分子の設計、合成を行い、生体分子を認識する液晶界面の構築を行った。生体分子認識部位を有するメソゲン分子の構造が、界面における配向、および標的分子に対する応答性に与える影響について調べるため、異なる数の棒状部位を有するメソゲン分子を設計、合成した。複数の棒状部位を有するメソゲン分子を用いて作製した液晶界面は、標的タンパク質に応答して液晶分子の配向が変化し、偏光顕微鏡観察において暗視野から明視野へと変化することを明らかにした。一方、単一の棒状部位を有するメソゲン分子を用いて作製した液晶界面は標的タンパク質に応答せず、暗視野のままであった。メソゲン分子の分子設計により、センシング機能を有する液晶界面を構築できることを示した。特定の気体分子に対して選択的に応答する液晶材料の開発に向けて、相互作用部位を導入した新規メソゲン分子を設計、合成した。これらのメソゲン分子とネマチック液晶との相溶性、および界面における分子配向を制御するため、スペーサー部位の構造を変えた複数の化合物の合成を行った。刺激に応答して巨視的な変形を示す新たな自己組織性超分子液晶ポリマーを構築した。複数種の非共有結合を組み合わせることで、超分子液晶材料の動的機能の発現および制御が可能であることを示した。