アミノ酸ジアミドの準安定状態を利用する複合材料の創製

利用氨基酸二酰胺的亚稳态创建复合材料

基本信息

批准号：
20J14789
负责人：
松本健太郎
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，アミノ酸ジアミド骨格の分子内水素結合により形成する準安定な折りたたみ構造を利用し，分子間水素結合により形成する超分子ポリマーを他材料へ均質に複合化させる種（たね）重合法の確立と，それを基にした複合薄膜材料の創製を目的としている．これまで，異なるアミノ酸残基を有するアミノ酸ジアミド誘導体を混合させ，二成分系の種重合過程における自己認識・共集合挙動について，熱力学的，速度論的な評価を進めてきた．2021年度は，電子豊富なドナー性π共役分子と電子アクセプター性π共役分子をそれぞれアミノ酸のC末端とN末端に導入したアミノ酸ジアミド誘導体について，低極性溶媒中における自己集合特性を評価した．その結果，低濃度条件下では単分散状態の吸収スペクトルが観測されたのに対し，濃度を高くすると吸収スペクトルが変化し，π共役部位が分子間で相互作用することがわかった．得られた高濃度溶液中において，超分子ポリマーの形成を透過型電子顕微鏡により確認した．超分子ポリマーの形成機構について知見を得るために，単分散状態から超分子ポリマーが形成する過程を追跡したところ，超分子ポリマーとは異なる発光特性と円二色性を示す粒子状集合体が形成することを見出した．時間依存吸収スペクトル測定により粒子状集合体の安定性を評価した結果，時間の経過とともに超分子ポリマーへ転移したことから，粒子状集合体は準安定状態であると考えられる．さらに，超音波処理により短い超分子ポリマー（種）を調製し，粒子状集合体の溶液に添加すると，直ちに超分子重合が開始されることを確認した. 分子内水素結合を形成するアミノ酸ジアミド骨格と，電子ドナー・アクセプター性π共役分子骨格を組み合わせることにより，種重合に有用な準安定な状態が発現することを明らかにした．

这项研究旨在建立一种种子聚合方法，其中由氨基酸二氧氨基二氧化轴骨架的分子氢键形成的超分子聚合物同质地结合由分子间氢键形成的超分子聚合物，并基于这种方法创建了基于该方法的复合薄膜材料。到目前为止，我们在二进制系统的种子聚合过程中对自识别和共组装行为进行了热力学和动力学评估，我们的氨基酸二酰胺衍生物具有不同的氨基酸残基。在2021财年中，分别在低极性溶剂中评估了氨基酸二酰胺衍生物的自组装特性，其中分别在氨基酸的C和N-末端引入了富含电子供体π共轭分子和电子受体π共轭分子的自组装特性。结果，在低浓度条件下观察到单分散态的吸收光谱，而较高的浓度改变了吸收光谱，并且分子之间的π-结合位点相互作用。通过透射电子显微镜证实了在获得的高浓度溶液中超分子聚合物的形成。为了深入了解超分子聚合物的形成机制，我们跟踪了从单分散状态形成超分子聚合物的过程，发现颗粒组装具有不同的发光特性和来自超分子聚合物的圆形二色性。由于通过时间依赖性的吸收光谱评估颗粒组装的稳定性，因此人们认为颗粒组件随着时间的推移转移到超分子聚合物中，因此颗粒物组件处于亚稳态状态。此外，可以证实，当通过超声处理制备短暂的超分子聚合并添加到颗粒组装溶液中时，超分子聚合将立即开始。通过结合形成分子内氢键的氨基酸二敏主链和电子供体受体π共轭主链，可以表现出对种子聚合有用的亚稳态。