光を用いた分子ナノカーボンの配列制御と機能開拓

本年度は、大きく分けて二つの研究を遂行した。一つ目の研究は、昨年度達成した環境に応じて発光色を変えるFlexible and aromatic photofunctional systems (FLAP) 骨格の末端官能基修飾を利用して、局所的な粘度や高分子中での微弱な力を検出可能なプローブの開発を行った。まず柔軟なシクロオクタテトラエンと剛直なアセン構造を併せ持つFLAP分子の末端に分子量2, 5, 10kDaのPEG鎖をそれぞれ導入した水溶性蛍光粘度プローブを作成した。この分子は低粘度溶液中では励起状態で分子のコンフォメーションが変化することによって緑色の発光を示したが、高粘度溶液中ではコンフォメーション変化が妨げられることで青色の発光を示した。また、Forster-Hoffmannプロット解析によって、この分子が水溶性溶媒中の粘度を定量評価することが可能であることを見い出した。つまり、細胞内の局部的な粘度の可視化できるイメージング材料への応用が期待される。二つ目の研究では、動的共有結合を利用したナノグラフェンの合成を行った。動的共有結合部位として機能するイミンとチオエーテルを架橋部構造を利用することで、多分散度の低い大環状化合物の合成が期待される。フェノチアジン二量体の酸化構造を単位ユニットとした大環状化合物を合成したところ、数平均分子量Mnは9.5kDaとなり、15量体を形成していることが示唆された。また多分散指標PDIは1.1となり、ほぼ単分散であることが判明した。さらに、基質を変えてはしご型ポリマーを合成したところ、Mnは10kDa、PDIは2.4となり、THF中における吸収端は1200nmまで長くなり、非常に小さいバンドギャップを有していることを明らかにした。この共役ポリマーは高い溶解性・安定性を有しており、有機デバイスなどへの応用が期待できる。

本年度は、大きく分けて二つの研究を遂行した。一つ目の研究は、昨年度達成した環境に応じて発光色を変えるFlexible and aromatic photofunctional systems (FLAP) 骨格の末端官能基修飾を利用して、局所的な粘度や高分子中での微弱な力を検出可能なプローブの開発を行った。まず柔軟なシクロオクタテトラエンと剛直なアセン構造を併せ持つFLAP分子の末端に分子量2, 5, 10kDaのPEG鎖をそれぞれ導入した水溶性蛍光粘度プローブを作成した。この分子は低粘度溶液中では励起状態で分子のコンフォメーションが変化することによって緑色の発光を示したが、高粘度溶液中ではコンフォメーション変化が妨げられることで青色の発光を示した。また、Forster-Hoffmannプロット解析によって、この分子が水溶性溶媒中の粘度を定量評価することが可能であることを見い出した。つまり、細胞内の局部的な粘度の可視化できるイメージング材料への応用が期待される。二つ目の研究では、動的共有結合を利用したナノグラフェンの合成を行った。動的共有結合部位として機能するイミンとチオエーテルを架橋部構造を利用することで、多分散度の低い大環状化合物の合成が期待される。フェノチアジン二量体の酸化構造を単位ユニットとした大環状化合物を合成したところ、数平均分子量Mnは9.5kDaとなり、15量体を形成していることが示唆された。また多分散指標PDIは1.1となり、ほぼ単分散であることが判明した。さらに、基質を変えてはしご型ポリマーを合成したところ、Mnは10kDa、PDIは2.4となり、THF中における吸収端は1200nmまで長くなり、非常に小さいバンドギャップを有していることを明らかにした。この共役ポリマーは高い溶解性・安定性を有しており、有機デバイスなどへの応用が期待できる。