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

基本信息

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

项目摘要

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。

去年之前的研究使我们距离建立光成核控制方法又近了一步，因此今年我们对利用分级自组装的超分子不对称放大进行了详细的研究。当呈镜像关系的手性分子混合时，混合比例的微小偏差（不对称性）会因自组装而放大，所得螺旋结构的缠绕方向偏向一侧，这种现象称为多数法则。效应，是自然界中发生的一种现象，被认为是探索同手性起源的重要效应之一。去年，我们发现纳米环在室温下形成，当加热到0°C时，它们分层堆叠并自组装成纳米管。当手性分子（R型和S型）混合组装时，它们发现形成了纳米环，并且卷绕方向大量遵循镜像。换句话说，发现卷绕方向由纳米环形成过程中的多数规则效应决定。在通过将获得的纳米环溶液冷却至0℃而获得的纳米管溶液中，发现环在纳米管内旋转的方向(螺旋缠绕的方向)也大量遵循镜像。这表明纳米环的缠绕方向决定了纳米管的缠绕方向。该成果被美国化学会期刊之一的《J. Am. Soc.》接受，并受到高度评价，并在多家媒体发表了解释文章。此外，关于通过光照射自由控制螺旋纤维的缠绕方向的原始研究主题，还发现了有趣的结果。具体来说，通过严格控制所使用的紫外线和可见光的强度，他们成功地连续改变螺旋纤维的缠绕方向。我们将总结这些结果以及前一年获得的光照射螺旋反转的机制，撰写一篇论文，并计划将其作为国际论文发表。我们还计划推进发光分子的合成，并研究利用光自由控制圆偏振光发射的能力。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Scissor‐Shaped Photochromic Dyads: Hierarchical Self‐Assembly and Photoresponsive Property

剪刀形光致变色二元体：分层自组装和光响应特性

DOI：
10.1002/tcr.202100252
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tashiro Keigo;Saito Takuho;Arima Hironari;Suda Natsuki;Vedhanarayanan Balaraman;Yagai Shiki
通讯作者：
Yagai Shiki

光による超分子キラリティの反転を示すアゾベンゼンダイアドの自己集合における二次核形成の役割

二次成核在偶氮苯二联体自组装中的作用表现出光诱导超分子手性反转