2021-03-24 分子科学研究所,理化学研究所,科学技術振興機構
ポイント
- 有機溶媒中で集積し微細な繊維構造を形成する湾曲ナノグラフェンを開発した。
- 湾曲ナノグラフェンが二重らせん状に集積していることを電子回折結晶構造解析で明らかにした。
- 分子の凹凸デザインによる新たなナノファイバー形成方法を見いだした。
分子が自発的に集合して形成するナノメートルサイズの繊維状物質「超分子ナノファイバー」は、半導体材料やゲル化剤の有用な材料です。分子を１方向に自発的に集積させるためには分子同士に適切な相互作用部位を持たせる必要があり、酸素原子や窒素原子を含む置換基や長い炭化水素置換基が必須であるとされてきました。
今回、分子科学研究所の瀬川 泰知 准教授は、名古屋大学の伊丹 健一郎 教授、加藤 健太 大学院生（研究当時）、理化学研究所の高場 圭章 特別研究員、眞木 さおり 研究員、米倉 功治 グループディレクター（東北大学 多元物質科学研究所を兼任）らとの共同研究によって、有機溶媒中で自己集合しナノファイバーを形成する湾曲ナノグラフェンを開発しました。さらに電子回折結晶構造解析によってファイバー中での分子配列を決定し、湾曲ナノグラフェンが二重らせん構造を取っていることを明らかにしました。二重らせんの内部では、置換基を持たない湾曲ナノグラフェンがお互いの凹凸によってパズルのように組み上がっています。
本研究によって、分子の凹凸デザインという新しい超分子ナノファイバー形成方法が見いだされました。炭素ナノファイバーは分子エレクトロニクス材料として期待されている材料であり、本法によってこれまで不可能であったさまざまな炭素ナノファイバーの合成が期待できます。
本成果は２０２１年３月２４日（日本時間）、アメリカ化学会誌「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ」にオンライン掲載されます。
本研究は、以下の支援を受けて行われました。
ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業 総括実施型研究 ＥＲＡＴＯ「伊丹分子ナノカーボンプロジェクト」（課題番号：ＪＰＭＪＥＲ１３０２、研究総括：伊丹 健一郎）
日本学術振興会 科学研究費補助金 特別推進研究「未踏分子ナノカーボンの創製」（課題番号：ＪＰ１９Ｈ０５４６３、研究代表者：伊丹 健一郎）
日本学術振興会 科学研究費補助金 基盤研究（Ｂ）「トポロジカルπ共役化学の開拓」（課題番号：ＪＰ１９Ｈ０２７０１、研究代表者：瀬川 泰知）
文部科学省 科学研究費補助金 新学術領域研究（研究領域提案型）「π造形科学」公募研究（課題番号：ＪＰ１７Ｈ０５１４９、研究代表者：瀬川 泰知）
日本医療研究開発機構（ＡＭＥＤ） 医療研究開発革新基盤創成事業（ＣｉＣＬＥ）（研究代表者：米倉 功治）
ＪＳＴ 未来社会創造事業 探索加速型「共通基盤」領域「微小結晶構造の自動・高精度電子線解析」（課題番号：ＪＰＭＪＭＩ２０Ｇ５、研究開発代表者：米倉 功治）
大幸財団（研究代表者：瀬川 泰知）
豊秋奨学会（研究代表者：瀬川 泰知）
＜論文タイトル＞
- “Double-helix supramolecular nanofibers assembled from negatively curved nanographenes”
（負曲率ナノグラフェンの集合による二重らせん超分子ナノファイバー） - ＤＯＩ：10.1021/jacs.1c00863
＜お問い合わせ先＞
＜研究に関すること＞
伊丹 健一郎（イタミ ケンイチロウ）
名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所 拠点長／教授
瀬川 泰知（セガワ ヤストモ）
自然科学研究機構 分子科学研究所 生命・錯体分子科学研究領域 錯体物性研究部門 准教授
米倉 功治（ヨネクラ コウジ）
理化学研究所 放射光科学研究センター 利用技術開拓研究部門 生体機構研究グループ グループディレクター／科技ハブ産連本部 バトンゾーン研究推進プログラム 理研－ＪＥＯＬ連携センター 次世代電子顕微鏡開発連携ユニット ユニットリーダー
東北大学 多元物質科学研究所 教授
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
水田 寿雄（ミズタ ヒサオ）
科学技術振興機構 未来創造研究開発推進部
＜報道担当＞
自然科学研究機構 分子科学研究所 研究力強化戦略室 広報担当
理化学研究所 広報室 報道担当
科学技術振興機構 広報課
