光学活性ポリシランのプローブ顕微鏡による孤立・会合形態とらせん反転現象の直接観察

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平成17年度は所属機関である奈良先端科学技術大学院大学において、光学活性ポリシランのプローブ顕微鏡による孤立・会合形態とらせん反転現象の直接観察という研究テーマを遂行し、以下の研究成果が得られた。1.会合形態において、一方向巻きの超らせん会合構造を原子間力顕微鏡によって確認することができた。生体システムの中の構造タンパクやDNAは分子レベルのキラリティを情報として一方向の超らせん会合システムを構築している。本研究成果は、合成らせん高分子によって、生体中で実現されているような超らせん構造の形成を実現できたものと考えている。これは人類が長年疑問に抱いてきた、自然界のホモキラリティの起源にも関連するものと考えられ、弱い分子間力しか働かないポリシランは会合体形成のメカニズムを理解する上で理想的な高分子であると言える。また、ポリシランのみならず、キラルフタロシアニンの分子集合体においても分子のキラリティに対応したそれぞれ一方向の超らせん構造が形成されることを高解像度AFM観察から明らかにした。2.側鎖にフッ素置換基を有するキラルポリシランにおいて、分子量による単一分子鎖のモルフォロジー変化を確認した。すなわち、低分子量成分では剛直ロッド、高分子量成分ではサークル状のポリマー構造を確認した。さらにこれらの中間の分子量においては、半円状のポリマー構造が確認された。溶液中で(合成段階)既に形成された構造かどうかは不明であるが、持続長が大きく関係していることは明らかであり、今後、化学構造の最適化により、より合目的的に単一分子鎖の形態を制御できることが期待される。エネルギー損失に関わる末端がないサークル構造は、均一なデバイス特性を発揮するためのナノ構造単体として重要であると考えられる。