分子集積化学研究室

研究キーワード

自己組織化／クロミック物質／分子集合材料

学べることは？

機能性分子集合材料の創製／光や力を利用した機能分子集積系の構築と評価

当研究室では、有機分子が分子間相互作用により自発的に集まる自己組織化現象を利用して、さまざまな秩序構造や機能を発現する分子集合材料について、分子の設計から合成、構造や物性の評価まで一通り行っています。例えば、有機溶媒をゼリーのように固める低分子ゲル化剤や液晶材料、力や光によって色を変えるクロミック分子を用いて、外部からの刺激に応答してその集合構造や機能を変化させる分子集合材料について、研究を進めています。

また、ダイヤモンドアンビルセルと呼ばれる高圧実験装置を用いて、圧力がはたらく空間における自己組織化現象の解析も行っています。

研究室からのメッセージ

DNAやタンパク質などの生体分子は、分子集合材料のお手本であり、水素結合をはじめとした分子間の相互作用を巧みに利用することで、高度な組織構造を形成し、生命活動に関わる重要な機能を担っています。我々は、これら生体分子のように上手に集まる仕掛けを組み込んだ分子を自分で考えて、作ります。自分が思い描いた通りに分子が集まって働いてくれた時の達成感は、目的の分子が合成できた時とはまた違ったものになります。こうして得られた研究成果を世界に発信できるように一緒に頑張っていく気概のある人、新しい物質を作り出すことに興味のある人は、ぜひ一度研究室を覗いてみてください。

研究例

溶媒をゲル化する物質の開発

ごく少量の粉末（低分子ゲル化剤）を溶媒に加えて加熱して溶かして冷やすことで、溶媒中で分子が繊維状に集まって溶媒をゼリーのように固めます（写真a）。てんぷら油の凝固剤も同じ原理で固まります。このようなゲル化剤分子の開発について、簡便・低コスト・省エネルギー化を追求して行っています。

光や力で色が変わる材料の開発

光や力など、外からの刺激を加えることで色が変化します（写真b、c）。色が変わる時に、分子の構造や集まり方が変化します。たとえば、研究室で合成したニッケルや白金を含む金属錯体は、圧力をかけると分子と分子の間隔が縮まって色が変わります（写真c、1GPa＝刺激によって強度が変化するゲル、ゲル状態と溶液状態を制御できるゲル、色が変わったり発光したりするゲルなどの開発にも取り組んでいます。