デンドリマー集積による共役ネットワーク構築とその特性

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ポルフィリン核、柔軟分岐鎖に囲まれた翔直共役鎖を有するデンドリマー(雪の結晶型ポルフィリンデンドリマー)の効果的合成法を確立した。合成した分子の湿度可変NMRを測定した結果、ポルフィリンと剛直な側鎖との結合形態により、スペクトル形状に大きな差が表れることを明らかにした。また、蛍光スペクトル測定、蛍光量子収率算出を行い、柔軟な側鎖および共役鎖から中心ポルフリン環へ定量的な励起エネルギー移動が起こっていることを明らかにした。共役鎖末端にアントラキノン部位(電子アクセプター)を導入し、ポリフィリン核(電子ドナー)からの光誘起電子移動に関して研究を行った。その結果、共役鎖の被覆、デンドリマー構造が電子移動を促進することを明らかにした。これは、分岐鎖による被覆が電子移動を促進することを示したはじめての実験結果である。さらに、電荷分離状態を長寿命化することを目的にデンドリマーの共役鎖末端にフラーレンを導入し、その特性を評価した。以上の結果は、雪の結晶型デンドリマーが巨大機能性分子のビルディングブロックとして優れていることを示している。さらに、雪の結晶型ポルフィリンデンドリマーの共役鎖末端どうしを薗頭反応により結合して、2次元共役ネットワークを持つナノスケール集積体を作製する方法を開発した。最初に構成成分となる、A3B型、A4型置換様式を持つデンドリマーを効率的に合成する方法を開発した。つぎに、これらのデンドリマーを薗頭反応によりカップリングさせ、高分子量集積体を合成した。さらに合成した分子の光学特性を評価し、デンドリマー中心間で励起エネルギー移動が起きることを明らかにした。以上のように雪の結晶型デンドリマーをビルディングブロックとする巨大共役ネットワーク合成法の開発に成功した。この方法をさらに発展させることにより、高機能性ナノスケール分子開発が可能となる。