刺激応答性発光ナノファイバーのデザインとバイオ領域への応用

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ナフタレンとアゾベンゼンを有する水素結合性分子をモノマーとして用い、光刺激に応答して特異な超分子重合を示す系の構築に挑戦した。これまでの研究によって、溶媒の極性制御によって速度論的要素をできるだけ排除することで、螺旋構造を有する超分子ポリマーが調製できることを明らかにしている。そこで昨年度は、アゾベンゼンの異性化を利用して超分子ポリマーの重合制御ができないかと考え、次のような実験を行った。あらかじめ重合しにくいシス体にしておいたモノマー分子のメチルシクロヘキサン溶液に弱い可視光を照射し、重合性のトランス体の濃度を制御することで、円環（リング）構造を有する超分子ポリマーを高い収率で調製することができることを、AFMならびにTEM観察によって明らかにした。さらに、形成されたリング状超分子ポリマーは、内部のアゾベンゼン分子のトランスからシスへの光異性化に対して機械的耐性を示すことも明らかになった。すなわち、螺旋構造とリング構造を共存させた溶液に紫外光を照射すると、螺旋構造は伸長したファイバー構造へと解けるが、リング構造は構造変化を示さなないことが明らかになった。また、非常に強い紫外線を照射すると、リング構造の開環が起こるが、溶媒の極性によって形成されるファイバーの長さが異なることも明らかになった。これらの研究成果は、特異な構造形成がナノメートルスケールでの物体に与える機械的特性に関する全く新しい知見を与えている。この研究成果を元に、現在学術論文を執筆中である。