ナノ光学デバイスの創製を目的とした合成超分子集合体とDNA工学の融合

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これまで我々は、直線状に拡張されたπ共役バルビツール酸分子の自己集合挙動の調査を行ってきた。それらは低極性溶媒（メチルシクロヘキサン）中において相補的水素結合によって環状六量体（ロゼット）を形成し、このロゼットがπ－π相互作用で湾曲性を維持しつつ自発的に積層することで様々なかたちを持つ超分子ポリマーを形成する。一方で最近、ある限定的な条件下でのみ、分子が１次元状に連結した水素結合パターン(テープ)に由来する結晶性シート状集合体を与えることも見出している。昨年度は、結晶性シート状集合体を選択的に得るいくつかの分子設計を検討した。かさ高いπ共役系を用いることでロゼット形成を経由した自己集合経路が制限され、テープ形成を経由した発光性の超分子ナノシートを形成することが明らかになった。これらの分子設計を適切に調整することで得られる強発光性のナノシートの固体薄膜はOLEDデバイスへの応用に有望であることがすでに分かっており、この成果は現在論文執筆中(計画①)である。2-チオバルビツール酸を水素結合部位に用いることで選択的にテープ状水素結合パターンをもつ結晶性繊維が得られることが分かった。チオバルビツール酸集合体は、チオカルボニル基の励起状態電荷分離により無発光性であり、先述の強発光性ナノシートとは大きく異なる性質をもつ。この成果は既にChemical Communications誌に掲載された。 (計画②)さらに、最近ではアントラセン骨格を有する強発光性のナノチューブの創出にも成功しており、今後は上記の多様な構造と機能を有する自己集合体を駆使し、さらなる未踏のナノ構造材料へと展開する準備ができている。(計画③)