2021-06-25 東京工業大学,科学技術振興機構
ポイント
- 「環のすり抜け」を巧みに利用した、力を可視化する分子ツールの開発に成功
- 力に応じて、蛍光特性の可逆・不可逆変化が段階的に切り替わることを実証
- 「超分子メカノフォア」の分野をさらに発展
東京工業大学 物質理工学院 材料系の相良 剛光 准教授とスイス フリブール大学 Ａｄｏｌｐｈｅ Ｍｅｒｋｌｅ ＩｎｓｔｉｔｕｔｅのＣｈｒｉｓｔｏｐｈ Ｗｅｄｅｒ（クリストフ ウェダー） 教授らの研究グループは、「環状分子のすり抜け」を巧みに利用した、力を可視化する新しい分子ツールを開発した。
力に応答して色変化などのアウトプットを示す分子骨格をメカノフォアと呼ぶ。中でも、ｐＮオーダーの力に応じて、段階的に異なるメカニズムで発光特性変化を示す超分子メカノフォアは、材料内部の複雑な応力変化を可視化する上で有益である。本研究グループは、ロタキサンを構成する環状構造と軸分子の末端にあるストッパー構造の大きさを巧みに調整することで、力によって環状構造がストッパーをすり抜けることを見いだした。環状構造には蛍光団が、軸分子には消光団が導入されている。これにより、同じ分子骨格から、共有結合を切断することなく、従来観察されていた瞬時かつ可逆的な蛍光のＯｎ／Ｏｆｆスイッチのみならず、蛍光が消光状態から常にＯｎ状態になる不可逆的な蛍光特性変化までも発現できることを明らかにした。このようなメカノフォアを用いれば、材料に印加される微小な力を多段階で評価できるようになる。
本成果は２０２１年６月２４日に米国化学誌「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ」誌に掲載された。
本成果は、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られた。
事業名：ＪＳＴ さきがけ
研究領域：光の極限制御・積極利用と新分野開拓
研究課題：ロタキサン型メカノプローブの創製とメカノバイオロジーへの応用
研究者：相良 剛光
研究期間：２０１７年１０月～２０２１年３月
＜論文タイトル＞
- “Rotaxane-based Dual Function Mechanophores Exhibiting Reversible and Irreversible Responses”
- ＤＯＩ：10.1021/jacs.1c03790
＜お問い合わせ先＞
＜研究に関すること＞
相良 剛光（サガラ ヨシミツ）
東京工業大学 物質理工学院 材料系 准教授
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
嶋林 ゆう子（シマバヤシ ユウコ）
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ
＜報道担当＞
東京工業大学 総務部 広報課
科学技術振興機構 広報課
