高次構造により時間発展性を制御できる超分子ポリマーの創製と応用

高阶结构控制时间演化的超分子聚合物的制备及应用

• 批准号: 22KJ0486
• 负责人: 玉木 健太
• 金额: $ 1.6万
• 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 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0486/
• 关键词: 自己集合; 水素結合; 超分子ポリマー; 高次構造; 時間発展性; 結晶化; ナノシート; アゾベンゼン

本申請研究は、螺旋状超分子ポリマーのアンフォールディングおよび鎖間凝集に起因する時間発展的な結晶化（構造転移）現象の解明と、光応答性の付与による新奇機能性分子集合体システムの構築を目的としている。これまでは螺旋状超分子ポリマーの自発的結晶化のメカニズムを探求してきたが、本年度はさらに系に光応答性を組み込むべく、フォトクロミック化合物であるアゾベンゼンを導入した新規化合物を複数設計し、それぞれの分子の自己集合挙動や光応答性について各種分光測定や顕微鏡観察、X線回折/散乱測定を利用して多角的に調査した。新規に合成した分子のうち、一つは狙い通りオリジナルの超分子ポリマーと同様の時間発展的な構造転移現象を引き起こし、さらに紫外光照射に伴うアゾベンゼンのtrans-cis光異性化を利用した主鎖のアンフォールディングにより、この構造転移現象を任意のタイミングで誘発させられることが明らかになった。この結果については、オリジナルの系と合わせて現在学術論文の執筆を続けている。一方で、他のアゾベンゼン含有分子についてはオリジナルの系とは異なり、水素結合指向型の超分子多形現象を示し、アゾベンゼンのtrans-cis異性化を利用することでこの多形を可逆的に制御できることが明らかになった。この結果については現在外部の研究機関との共同研究も含めて詳細な測定を進めており、2023年度中の学術論文掲載を目標に執筆を続けている。

该研究项目旨在阐明螺旋超分子聚合物的展开和链间聚集引起的随时间演化的结晶（结构转变）现象，并通过赋予光响应性来构建新型功能性分子组装体系。到目前为止，我们一直在探索螺旋超分子聚合物的自发结晶机制，但今年，为了进一步将光响应性纳入系统中，我们设计了多种结合偶氮苯（一种光致变色化合物）的新化合物，并且每种化合物都研究了其自身-使用各种光谱测量、显微观察和 X 射线衍射/散射测量，从不同角度观察分子的组装行为和光响应性。在新合成的分子中，其中一种分子引起了与原始超分子聚合物类似的随时间演化的结构转变现象，并且在紫外光照射下利用偶氮苯的反式-顺式光异构化形成的主链已经变得清晰。这种结构转变现象可以通过展开在任意时间引发。我们目前正在撰写一篇关于这一结果以及原始系统的学术论文。另一方面，与原始体系不同，其他含偶氮苯的分子表现出氢键取向的超分子多态性，并且这种多态性可以通过利用偶氮苯的反式-顺式异构化来可逆地控制。我们目前正在对这些结果进行详细测量，包括与外部研究机构联合研究，并继续撰写学术论文，目标是在 2023 年发表。

项目成果

Impact of Higher-order Structure on Metastability of Curved Supramolecular Polymers

高阶结构对弯曲超分子聚合物亚稳定性的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 玉木健太;矢貝史樹
• 通讯作者: 矢貝史樹