核形成の光制御とキラルソフトマテリアルへの応用

成核的光学控制及其在手性软材料中的应用

• 批准号: 22KJ0466
• 负责人: 齋藤 卓穂
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0466/
• 关键词: 自己集合; 超分子キラリティー; 2次核形成; アゾベンゼン; マジョリティールール; ナノリング; ナノチューブ; 光異性化; 超分子不斉増幅; 自己集合; 超分子キラリティー; 2次核形成; アゾベンゼン; マジョリティールール; ナノリング; ナノチューブ; 光異性化; 超分子不斉増幅

昨年度までの研究で、光核形成制御法の確立の目処が立ったことから、今年度は階層的自己集合による超分子不斉増幅について詳細に研究を行った。鏡像関係にあるキラル分子が混ざった場合、自己集合によりわずかな混合比の偏り（非対称性）が増幅され、得られる螺旋構造の巻き方向が一方に偏るという現象はマジョリティールール効果と呼ばれ、自然界のホモキラリティの起源を探求する上で重要な効果の一つとされている。昨年度、室温においてナノリングを形成し、0 ℃にするとそれらが積み重なってナノチューブへと階層的に自己集合するキラル分子（R体およびS体）を混ぜて集合させると、これらは混ざり合った状態でナノリングを形成し、その巻き方向は量が多い鏡像体に従うことを見出した。すなわち、ナノリング形成時にマジョリティールール効果によって巻き方向が決定されていることがわかった。得られたナノリング溶液を0 °Cに冷却することで得られたナノチューブ溶液において、ナノチューブ内でリングが回転する方向（螺旋の巻き方向）も量が多い鏡像体に従うことが判明した。このことから、ナノリングの巻き方向がナノチューブの巻き方向を決定づけていることが明らかとなった。この結果は米国化学会雑誌の一つであるJ. Am. Chem. Soc.誌に採択され、様々な媒体で解説記事が出されるなど、高い評価を受けた。また本来の研究テーマである、光照射によるらせん繊維の巻き方向の自在制御についても興味深い結果が見出されている。具体的には、用いる紫外光・可視光の強度を厳密に制御することで、らせん繊維の巻き方向を連続的に変化させることに成功した。この結果および前年度に得られた光照射によるらせん反転のメカニズムをまとめ、論文執筆を行い、国際論文として発表する予定である。また発光性分子の合成も進め、光による円偏光発光の自在制御についても調査する予定である。

直到去年的研究为建立光核控制方法提供了前景，因此今年我们通过层次自组装进行了详细的有关超分子不对称扩增的研究。当混合具有镜像关系关系的手性分子时，自组装会放大轻微的混合比偏差（不对称），并且所得的螺旋结构的绕组方向偏向一侧，称为多数规则效应，被认为是探索自然界同型均应性的重要效应之一。去年，我们发现，当在室温下形成的手性分子（R和S）在0°C下堆叠并自组装成纳米管中时，这些分子在混合状态下形成纳米菌，并且绕组方向遵循大量的对映体。也就是说，发现绕组方向是由纳米构成时多数规则效应确定的。已经发现，在通过冷却获得的纳米溶液为0°C的纳米管溶液中，环在纳米管内旋转的方向（螺旋绕组的方向）也遵循大量的对映异构体。这表明纳米旋转的方向决定了纳米管绕组的方向。该结果由J. Am选择。化学Soc。是美国化学学会的期刊之一，并受到了高度赞扬，并在各种媒体上发表了解释性文章。此外，在原始研究主题上发现了有趣的结果，即通过照射光的螺旋纤维绕组方向的灵活控制。具体而言，通过严格控制紫外线的强度和所使用的可见光，螺旋纤维的绕组方向依次不断地改变。由于光照射而获得的结果和螺旋反转的机制将作为国际论文编译，书写和发表。我们还将继续进行发光分子的合成，并研究通过光对光发射发射的自由控制。