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

融合合成超分子组装体和 DNA 工程来创建纳米光学器件

• 批准号: 22KJ0467
• 负责人: 相澤 匠
• 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-22KJ0467/
• 关键词: 自己集合; 発光; 水素結合; 超分子ポリマー; ナノチューブ; ナノシート; アントラセン; 階層的自己組織化; DNA; OLED

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)

到目前为止，我们已经研究了线性扩展的π共轭巴比妥酸盐分子的自组装行为。它们通过低极性溶剂（甲基环己烷）中的互补氢键形成环状六聚体（玫瑰花结），并通过π-π相互作用保持其曲率以形成各种形式的超分子聚合物，并自发地堆叠它们。另一方面，最近发现，只有在某些有限条件下才能提供从氢键模式（磁带）衍生出的结晶片状组件，其中分子以一维形式连接。去年，我们检查了几种有选择地获得晶状组件的分子设计。据透露，使用庞大的π共轭系统限制了玫瑰花结构的自组装路径，并且形成了通过胶带形成的发光超分子纳米片。通过适当调整这些分子设计获得的强发光纳米片的实心薄膜已经被发现在OLED设备中的应用有望，目前此结果已在纸质写作中（项目1）。已经发现，使用2-硫代吡啶甲酸作为氢键位点会导致具有胶带样氢键模式的选择性晶体纤维。硫代吡啶甲酸的组件通过硫代骨偶像的激发状态电荷分离而无发光，并且具有与上面提到的坚固发光纳米片明显不同的特性。该结果已经发表在化学通信中。 （计划2）此外，最近，我们成功地使用上述具有各种结构和功能的自组件来创建具有蒽骨骼的强烈发射纳米管，并准备将其发展为更加未开发的纳米结构材料。 （计划③）

项目成果

水素結合基の部分的機能不全による会合経路および集合形態の制御

通过氢键基团的部分功能障碍控制缔合途径和组装形态

• 发表时间: 2022
• 作者: 相澤匠;矢貝史樹
• 通讯作者: 矢貝史樹