単一分子及び分子ナノシステムからの微弱発光解析とキラリティ制御技術の開発

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今年度は、新規に合成したキラルペリレン誘導体(Chiral binaphtylene-perylenebiscarboxy-diimide dimer;chiral-PTCDI)を用いて、分子レベルでの光学活性評価を行った。Al_2O_3/NiAl(110)基板上に吸着したchral-PTCDIにおいて、孤立単分子では一分子中の2つのPTCDI基が、二量体では隣接分子間のPTCDI基の重なりによって形成された混成軌道が観察された。また、分子アセンブリでは、二量体を単位構造として三次元構造が形成されていることが分かった。この分子アセンブリ上において、光学非対称性(g_<STM-LE>)を評価すると、R体は約0.15、S体は約-0.24と見積もられた。一方、クロロホルム溶液中におけるRchiral-PTCDIの光学非対称性(g_<CD>)は-5.2×10^<-3>であった。基板上に吸着した分子アセンブリのg_<STM-LE>に対してg_<CD>を比較すると、g_<STM-LE>の極性は反転しており、大きさは約30倍に増強していた。この結果は、二量体や分子アセンブリの形成によって生じた隣接分子間の分子間相互作用が新たな構造キラリティーを誘起し、単分子本来のキラリティーを凌駕したことを示唆している。また、膜厚20nmのchiral-PTCDI薄膜においてg_<STM-LE>を評価すると、R体では約0.44、S体では約-0.48と見積もられた。この値は、基板上に吸着した少数分子アセンブリのg<STM-LE>とよく一致する。すなわち、分子間相互作用によって誘起された構造キラリティーは、数個の分子で構成される分子アセンブリにおいて発現し、自己組織化が進んだ薄膜状態になっても維持されていると考えられる。