ポルフィリン超分子組織体を応用したナノリソグラフィー技術の開発

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本研究提案では、機能性ポルフィリンオリゴマー分子を基本ユニットとし、意図した二次元ナノ組織体(超分子構造)を構築する。超分子組織体の利点を生かし、分子レベルでの組織化デザイン化された二次元ナノ構造として実用レベルの材料の創製が最大の目標である。最終年度にあたる本年は、分子ワイヤー、三次元非線形光学材料などの研究におけるターゲット分子であるポルフィリンオリゴマーの合成を行い、二次元基板上での自己組織化構造の構築を試みた。環状オリゴマーの合成は可能であるものの、収率が非常に低いため、汎用的なテクニックとなるのは難しい。また、基板との相互作用を有効に用いることができる官能基が不足しているため、基板上に意図した二次元組織構造を得ることが困難であることが分かった。そこで、機能性モノマーとして、上記ポルフィリンの代替物質として複数のアルキル長鎖を導入したフラーレン誘導体の、溶液中における自己組織化能の評価ならびに基板上へのエピタキシャル的なフラーレンナノワイヤの構築に関する研究を行った。特に後者の例では、高配向焼結グラファイト(HOPG)を基板に用いることで、アルキル鎖と基板間のアフィニティが増加し、スピンコート法で、これまでにないナノカーボンの一次元鎖列構造の構築に成功した。さらには、アルキル基の置換導入位置を変えることで、フラーレン間の持つ強固な相互作用を効率的に抑制でき、室温で液状の新規ナノカーボンマテリアルの創製に成功した。溶媒を一切含まず、揮発性が無いことから、環境面にも考慮できる物質である。またフラーレンの持つ電子物性を兼ね備え、室温から350℃付近まで安定な、環境対応型の物質でもあり、多くの応用分野での活用が期待できる。二次元分子パターンニングをキーワードとし、気-液界面でのアミノ酸のキラル認識に、アザクラウン部位を有する脂質分子を用いることで成功した。