Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

ロタキサン / サーモクロミック / シャトリング / 超分子 / 超分子化学 / 分子機械

発光部位を有する[3]ロタキサン構造がサーモクロミック応答を示すことを見出した。
[3]ロタキサンにおける二つの環状分子は、室温では発光部位に近接しているものの、加熱によって熱的なシャトリングを生じ、露出した発光部位が周囲の分子と相互作用することで熱的に発光変化が誘起された。この変化は加熱・冷却のサイクルに対して可逆的であったことから、熱によって光学特性が変化するサーモクロミック応答であることが明らかとなった。

分子機械の重要なモチーフであるロタキサン構造において、熱シャトリングは比較的初期から報告されていたものの、停留点（ステーション）の制御が困難であることから、材料の物性を向上させる設計としてはほとんど用いられてこなかった。対して本研究は超分子構造の熱シャトリングを用いて、シャトリングを起こさない材料よりも鋭敏な熱応答性を発現したことから、センサ材料における新しい設計指針を示したと言える。

超分子 / 分子素子 / 機能触媒 / 分子機械 / 触媒 / 生体分子機械 / PEG / PYP / 両親媒性分子 / シャペロニン / 分子糊

有機合成化学を利用したボトムアップ的なアプローチと、生体分子を応用したトップダウン的なアプローチの両者により、刺激に応答して機械的な動きを起こすことで化学機能を制御する様々な分子ツールの開発に成功した。また、歪みを生じさせるのに有効な2次元的な形状を有する分子骨格の設計に対する基本的な指針を得ることに成功した。

超分子 / 金属錯体 / 金属配列プログラミング / 分子機械 / ナノカプセル / 自己組織化 / 人工DNA / 人工ペプチド

本研究は、自己集合情報を内包した有機分子を用いて、10nmスケールの多成分系超分子の構築法を確立し、これらを「プログラミング」・「変換」・「連動」をキーワードとして、「エネルギー受容」・「運動変換・伝搬」・「物質変換・輸送」等の複合機能を含む超分子連携システムに発展させることを目的として行った。具体的には、金属イオンが誘起する新しい人工生体高分子の構造モチーフと金属配列プログラミング、分子ボールベアリングを用いた分子クランクの合成、大環状Pd(II)三核錯体の自己集合化、動的ナノカプセルの機能化などを進めた。今回特筆すべき成果は、大環状ポリアミンを用いたPd(II)三核錯体およびAg(I)四核錯体が両親媒性構造を有し、それぞれ30-100nmサイズのベシクルやチューブ構造を溶液内で形成したことである。これらの自己集合体は、固体表面上のAFM観察や、動的光散乱(DLS)法によるサイズ(分布)測定などにより評価された。巨大分子(例えば、タンパク質やDNA)包接や空間特異的反応、あるいは内部空間と外部との化学的コミュニケーションシステムの構築が可能になるかもしれない。また、3nmサイズの金属錯体型ナノカプセルを鋳型として、通常合成が極めて困難な3次元有機ナノカプセルを構築する方法も確立した。この新手法は、3次元構造をもつナノサイズの有機分子の新しい構築法として、国内外から注目されている。