光応答性トポロジカル超分子ポリマーの創製

本年度は、バルビツール酸が修飾されたπ共役分子が形成する超分子ポリマーのフォールディング過程を調査した。研究内容１：π共役部位を拡張した分子は、直線状超分子ポリマーを形成した後に湾曲した超分子ポリマーへと自発的に巻き上がる現象を見出した。原子間力顕微鏡観察・小角X線散乱によって、この構造転移を実証した。さらに、分光スペクトルによって構造転移の過程・メカニズムを解明することに成功した。研究内容２：π共役部位を構成するユニットを組み変えた分子は、温度制御による超分子重合により高温で直線状超分子ポリマーを形成し、溶液を室温まで冷却すると直線状超分子ポリマーが湾曲性超分子ポリマーへとフォールディングすることが分光測定、顕微鏡観察および小角X線散乱測定により実証した。さらに、直線状超分子ポリマーおよび湾曲性超分子ポリマー間のフォールディング・アンフォールディングが温度に対して可逆的に起きることも明らかになった。研究内容３：先行研究の分子のπ共役部位にメチル基を1 個導入した分子を合成したところ、この新規分子は湾曲性を失ったロッド状の構造へと自己集合した。さらに、新規分子は、先行分子に比べて自己集合を駆動するアルカン溶媒中に高い溶解性を示した。バルク状態における集合状態を顕微鏡観察・X線回折測定により調査したところ、先行研究の分子は結晶性多形体へと自己集合し、難溶になってしまった一方で、メチル基を導入した新規分子は、不明瞭な凝集体を形成し、高い溶解性を示すことを明らかにした。これら2分子を混合した溶液を乾燥させてフィルムを作製したところ、新規分子が難溶性をもたらす結晶性多形体の形成を抑制し、先行分子が形成するラセン構造が高濃度で溶解した溶液を温和な条件で得ることに成功した。

本年度は、バルビツール酸が修飾されたπ共役分子が形成する超分子ポリマーのフォールディング過程を調査した。研究内容１：π共役部位を拡張した分子は、直線状超分子ポリマーを形成した後に湾曲した超分子ポリマーへと自発的に巻き上がる現象を見出した。原子間力顕微鏡観察・小角X線散乱によって、この構造転移を実証した。さらに、分光スペクトルによって構造転移の過程・メカニズムを解明することに成功した。研究内容２：π共役部位を構成するユニットを組み変えた分子は、温度制御による超分子重合により高温で直線状超分子ポリマーを形成し、溶液を室温まで冷却すると直線状超分子ポリマーが湾曲性超分子ポリマーへとフォールディングすることが分光測定、顕微鏡観察および小角X線散乱測定により実証した。さらに、直線状超分子ポリマーおよび湾曲性超分子ポリマー間のフォールディング・アンフォールディングが温度に対して可逆的に起きることも明らかになった。研究内容３：先行研究の分子のπ共役部位にメチル基を1 個導入した分子を合成したところ、この新規分子は湾曲性を失ったロッド状の構造へと自己集合した。さらに、新規分子は、先行分子に比べて自己集合を駆動するアルカン溶媒中に高い溶解性を示した。バルク状態における集合状態を顕微鏡観察・X線回折測定により調査したところ、先行研究の分子は結晶性多形体へと自己集合し、難溶になってしまった一方で、メチル基を導入した新規分子は、不明瞭な凝集体を形成し、高い溶解性を示すことを明らかにした。これら2分子を混合した溶液を乾燥させてフィルムを作製したところ、新規分子が難溶性をもたらす結晶性多形体の形成を抑制し、先行分子が形成するラセン構造が高濃度で溶解した溶液を温和な条件で得ることに成功した。