液晶構造を有する球状金属錯体の気体分離材料への応用

中空構造を有する球状金属錯体は自己組織化により簡便な手法で作製できることに加え、化学修飾により様々な機能性を付与できるため注目を集めている。しかし従来の機能化は溶液系が中心であり、凝集状態における機能化を行った例は極めて限られている。一方、液晶は自己組織的に秩序構造を形成するソフトマテリアルであり、これまでに動的・異方的な性質を有する様々な機能性材料の開発が達成されてきた。本研究では、液晶の動的な秩序性と超分子金属錯体特有の構造や官能基の集積効果を融合することにより、新たな機能性分子集合体の開発を目指している。本年度は、液晶ナノ構造を形成する球状金属錯体と、球状金属錯体を架橋点とする動的ネットワーク構造との複合化を行い、液晶の自己組織化により球状金属錯体の配列が制御された自立性材料の開発を試みた。前年度に開発した球状金属錯体を基盤とする動的ネットワーク構造を、メソゲン基で修飾された球状金属錯体のリオトロピック液晶中で形成したところ、自立性の超分子ゲルが形成した。小角X線散乱測定より、得られたゲルはメソゲン基で修飾された液晶性球状金属錯体が形成する層状周期構造を有していることが示唆された。また、得られたゲルは自己修復性を示した。これらの結果は、配列制御された超分子金属錯体を活用する材料設計のための新たな指針になることが期待される。また、メソゲン基を複数有する分子の構造と自己組織化挙動の関係について系統的に調べた。安息香酸の3,5位にメソゲン基を導入した化合物は、液晶状態では主に単量体として存在することが示唆された。一方、安息香酸の3,4位にメソゲン基を導入した化合物は、液晶状態においてほぼすべての分子が二量体を形成することが明らかとなった。以上の結果は、超分子錯体が形成する液晶構造や分子配列の精密制御に向け、メソゲン部位の分子設計指針を与えると期待される。

中空構造を有する球状金属錯体は自己組織化により簡便な手法で作製できることに加え、化学修飾により様々な機能性を付与できるため注目を集めている。しかし従来の機能化は溶液系が中心であり、凝集状態における機能化を行った例は極めて限られている。一方、液晶は自己組織的に秩序構造を形成するソフトマテリアルであり、これまでに動的・異方的な性質を有する様々な機能性材料の開発が達成されてきた。本研究では、液晶の動的な秩序性と超分子金属錯体特有の構造や官能基の集積効果を融合することにより、新たな機能性分子集合体の開発を目指している。本年度は、液晶ナノ構造を形成する球状金属錯体と、球状金属錯体を架橋点とする動的ネットワーク構造との複合化を行い、液晶の自己組織化により球状金属錯体の配列が制御された自立性材料の開発を試みた。前年度に開発した球状金属錯体を基盤とする動的ネットワーク構造を、メソゲン基で修飾された球状金属錯体のリオトロピック液晶中で形成したところ、自立性の超分子ゲルが形成した。小角X線散乱測定より、得られたゲルはメソゲン基で修飾された液晶性球状金属錯体が形成する層状周期構造を有していることが示唆された。また、得られたゲルは自己修復性を示した。これらの結果は、配列制御された超分子金属錯体を活用する材料設計のための新たな指針になることが期待される。また、メソゲン基を複数有する分子の構造と自己組織化挙動の関係について系統的に調べた。安息香酸の3,5位にメソゲン基を導入した化合物は、液晶状態では主に単量体として存在することが示唆された。一方、安息香酸の3,4位にメソゲン基を導入した化合物は、液晶状態においてほぼすべての分子が二量体を形成することが明らかとなった。以上の結果は、超分子錯体が形成する液晶構造や分子配列の精密制御に向け、メソゲン部位の分子設計指針を与えると期待される。