特異な高次構造を持つ超分子ポリマーの設計と創製

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本研究は”特異な高次構造を持つ超分子ポリマーの設計と創製”を基盤とし、革新的な新現象の開拓を目的としている。本研究のモノマーの基本骨格は、芳香族部位に水素結合部位と長鎖アルキル鎖を導入した分子である。これまでに、コア部位にナフタレンを導入した脂溶性ナフタレンモノマーが環状超分子ポリマーを形成することが明らかとなっていた。昨年度は、芳香族部位に光応答性分子やナフタレンからπ共役系をより拡張した分子の超分子ポリマーの構造および特性を精査した。また、２種類の分子を混合したときの超分子重合過程についても調査してきた。本年度は、長鎖アルキル鎖とπ共役系の結合部位に注目した。この結合部位へ電子求引性部位を導入し、これまでの超分子ポリマーと比較して、その影響を調査した。芳香族部位がアゾベンゼンの分子は、電子求引性基を導入することで、ランダムコイル状超分子ポリマーを形成し、熱をかけることでらせん状結晶へ相転移した。また、芳香族部位がナフタレンの場合はファイバー状超分子ポリマーを与えた。さらに、時間経過とともに分子間相互作用部位が組み替わり、これによって熱力学的に安定な結晶へ構造転移することが明らかとなった。これらの結果から、電子求引性基を導入した分子は、速度論的に超分子ポリマーを形成し、最終的に熱力学的に安定な結晶構造を形成することが明らかになった。単一分子の調査で、電子求引性基を導入により芳香族部位が電子不足状態になっていたため、電子求引性基の有無での分子認識が起きることを期待した。そこで、電子求引性基の有無が異なる上記の２種類のナフタレン分子を混合した。すると、速度論的にアモルファス構造を形成し、時間経過とともに静電相互作用で単一分子では観察されないらせん状超分子ポリマーを形成した。さらに、このらせん構造は熱によってある温度で素早く崩壊することが明らかとなった。