2012年5月16日

<リリース概要>

今回、JST戦略的創造推進事業(CREST)の一環として、大阪大学 大学院理学研究科の原田明教授らは、蛍光物質ピレンを結合したゲストゲル(Pyゲル)と大きさの異なる環状オリゴ糖を結合したホストゲル(CDゲル)を用いた材料集積について、水と有機溶剤(ジメチルスルホキシド)の混合物中で調べた結果、混合物の濃度によって、Pyゲルが接着する相手となるCDゲルが異なることを発見しました。分子認識に基づいて、ミリメートルからセンチメートルに達するマクロスケールの材料集積の選択性を媒体濃度によって変換した世界で初めての例です(集積の様子は添付図を御参照ください。)。なお、本研究成果は平成24年5月15日(火)(英国時間)に英国科学雑誌「Nature Communications」のオンライン速報版で公開されます。

 

<研究の背景>

ミクロスケールでの分子の特異的な相互作用を利用して、ミリメートルやセンチメートルの大きさの材料を集積させることは、修復性材料など機能性材料として有望です。最近、当研究グループでは、環状オリゴ糖であるシクロデキストリンを結合したホストゲルとシクロデキストリンと特異的に相互作用する様々なゲスト分子を結合させたゲストゲルを用いて、ミクロスケールの特異的相互作用(分子認識)に基づいたマクロスケールでの材料集積システムを開発しました。さらに、最近の研究からは、光刺激による材料集積の制御にも成功しました。光エネルギーをより有効に活用する観点から、天然の光合成システムの光エネルギー変換のように、蛍光物質を用いて材料を集積し、その集積形態を媒体濃度の変化などによって制御することが重要な課題でした。

 

<本研究成果が社会に与える影響(本研究成果の意義)>

本研究の成果により、蛍光物質を用いて媒体の性質を変化することにより材料集積における選択性の変換が実現されました。今後は、このシステムをさらに発展させることにより、分子認識を利用した化学センサーや光エネルギー変換集積材料の開発が期待されます。

 

<参考図>

20120516_1_fig1.png

図 水と有機溶剤のひとつであるジメチルスルホキシド (DMSO) の混合物中でPyゲルとCDゲルを振とうして調べたPyゲルとCDゲルとの集合体形成(集積)の様子。
混合物中のDMSOの濃度を体積分率(xDMSO = (DMSOの体積)/{(DMSOの体積) + (水の体積)})で表します。(a) 水中 (xDMSO = 0) では、PyゲルはγCDゲルとだけ接着します。(b) xDMSO = 0.2の水/DMSO混合物中では、PyゲルはβCDゲルとγCDゲルの両方と接着し、より大きな集積体を形成します。(c) xDMSO = 0.5の水/DMSO混合物中では、PyゲルはβCDゲルとだけ接着します。Pyゲルは、xDMSOに関わらずαCDゲルとは接着しません。挿入図は、紫外光を照射したときxDMSO = 0でのPyゲル中の二量体の青緑色の蛍光と、xDMSO = 0.5での一量体の青色の蛍光を示しています。xDMSO = 0.2では青緑色と青色の発光が混ざっています。

 

<参考URL>

http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/harada/

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