非共有結合の導入による環境応答型ナノマテリアルの開発

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光・電子機能が期待できるパイ共役分子・部位の配列制御を目指し、パイ共役部位をコアとする界面活性剤を用いて2次元分子組織化薄膜を作製した。本研究では、パイ共役分子を膜最表面に集積するため、分子のコンホメーション変化を誘起しやすい柔軟なスペーサーを導入するという分子設計を行った。合成した界面活性剤を水面に展開し、気-水界面を利用するラングミュア-ブロジェット法によって薄膜化した結果、パイ共役コア部位が膜の最表面に集積された膜を得ることができた。コアとして光機能性分子であるアゾベンゼンを用いた系において、バルク液晶状態と薄膜状態における分子コンホメーションやコア同士の相互作用に明確な違いがあることを示した。また、アゾベンゼンコアの光異性化挙動・光配向挙動を調べることによって、二次元的に集積されたコアが比較的高い運動性を有していることもわかった。このような、柔軟なスペーサーを導入するという分子設計を円盤状コアに用いることで、分子平面が固定化され、かつ、可逆的に膜表面でのコア密度を変化させることができる単分子膜の調製にも成功した。このような膜には、材料合成におけるテンプレート機能や表面修飾による高機能化などさらなる応用展開が期待できる。また、水素結合によってファイバー状に集合する自己組織性分子の化学修飾によって、電子伝導性ファイバーの構築や光刺激による構造スイッチングなど新しい材料系の開発にも着手した。これら一連の研究によって、化学環境や外部刺激に応答して構造や特性を変化させる分子性ナノマテリアルを構築するための新しい材料設計指針を提供することができた。