超分子有機ゼオライトの創製に基づくユビキタス発光材料の極限機能

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本研究では、有機酸とアミンからなる有機塩において形成される超分子クラスターを階層的に組み上げることにより高次構造を構築し、非共有結合性の超分子有機ゼオライトを創製する。形成される配列ナノ空間を用い、通常の環境下では有機材料が達成できない物性・機能を引き出すことを目的とする。また配列ナノ空間の構築に弱い相互作用を利用することで、光や熱など外部刺激により構造変化させ、ダイナミックに固体物性(発光挙動・非線形光学特性・導電性・磁性)の変調が可能な、革新的性能を持つ有機デバイスの作成に挑戦する。本研究を達成することで普遍的に存在する元素を使った有機材料を用い、高度に配列されたナノ空間を利用して通常の環境下では到達できないような安定性や発光輝度を示す物質の創製とその原理の解明を目指す。以下に得られた結果を列挙する。(1) 超分子有機ゼオライトをスクリーニングすることで、これまで報告されている有機多孔性材料の中でもっとも大きな空孔率を有するものが得られた。この多孔性材料は一般的な有機多孔性材料と違い、ゲストが脱離しても空孔を保つことができる。(2) スクリーニングによって得られた発光部位を有する多孔性材料は、その空孔形状に応じ、取り込むゲスト分子によって発光特性を変化させる。その時発光特性を制御しているのは分子の電子状態ではなく、大きさや形状のような外形に関する情報であった。(3) また発光性有機ゼオライトはゲスト分子の吸着・脱離によって可逆的にその発光特性を変化させる。このとこから、これらの多孔性材料は有機物質に特化したセンシングデバイスを構築することができる。(4) さらに高次構造を構築する分子間力をπ/π相互作用から、CT相互作用に変換すると、さらに強固な超分子ゼオライトを構築することができた。こちらの多孔性材料は分子の電子状態に極めて鋭敏に反応することが明らかとなった。