自己組織化による新規ナノ素材の開発
～らせん形成能をもつ天然多糖を利用するナノ構造と機能の制御術～
-1,3-グルカン：
らせん形成能をもち、様々な
機能性材料を包み込むこと
（包接）ができる
遺伝子キャリア
バイオセンサー
DNA，RNA
Denature
DMSO or NaOH
一次元のキャビティ
共役高分子
Renature
H2O or HCl
三重らせん
シゾフィラン (SPG)
不斉誘導
 円偏光発光
一本鎖
可逆的
水溶性
カーボン
ナノチューブ
 Layer-by-layer 組織化
カードラン(Cur)
一次元のナノ構造をもった機能性新素材を提供
クリックケミストリーにより多様な機能の導入が可能
階層的な構造次元性の制御
（1次元→2次元・3次元）
多糖との複合化により発現する新機能
(a)
40
20
100
10
0
0
-10
-100
CUR-SO3–/SWNT
(phase)
-20
-200
1.6
1.4
-30
800
700
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
600
500
400
300
200
100
0
Intensity
Absorbance
(b)
30
CPL / mdeg
CD / mdeg
200
100 nm
300
400
500
600
700
500 nm
円偏光発光
0
800
キラルセンサ
Wavelength / nm
50 nm
ディスプレイ光源
カーボンナノチューブ
の水溶化
PEDOT-S単体
+
N
電位 （v.s. Ag/AgCl)
らせん多糖による
ラッピング
共役高分子に新たな
機能特性を付与する
手法として有効
0.05 V
酸化状態
ランダムコイル
O
n
ゲスト分子
CUR-N+/CNT
の包接
CUR-N+
PEDOT-S/SPG複合体
SO3-Na+
平面
0.3 V
HO
耐酸化材料
N
N N
O
OH
O
CUR-SO3–
n
CUR-SO3–/CNT
静電相互作用によるCNTの組織化
高安定トランジスタ
溶液
色
N+:SO3–=1:1
N N
O
OH
ねじれ構造が安定化
蛍光
フィルム
45
シリカ粒子をテンプレートとして作製した
直径が 4 ~ 6 mのCNTカプセル
合計9層積層したサンプル
SEM観察
/C
85
Cur-oeg
らせん状高分子複合体
HO
ゲスト分子表面を機能化
CNT
N
共役高分子の酸化還元
特性を制御可能
PT1
Cl-
共役高分子の
ナノワイヤー化
量子ドットの一次元
配列（有機無機ナノ
ハイブリッド）
TEM観察
溶媒
蒸気
20 - 30 nm
5
外部刺激
固体および溶液で動作する
外部刺激応答性材料
50 nm
分子温度計
有害物検知センサ
遠隔操作デバイス
600 nm
参考文献
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
白木智丈，土屋陽一，新海征治，「らせん多糖と機能性材料の複合化によるナノマテリアルの開発」，月刊ファインケミカル（（株）シーエムシー出版），2011年3月号, Vol. 40, No.3, p7-14.
土屋陽一，白木智丈，新海征治，「分子認識を活用する高分子組織体のデザインと高次機能の創出」，科学と工業（（社）大阪工研協会），84，367，2010.
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Y. Tsuchiya, T. Komori, M. Hirano, T. Shiraki, A. Kakugo, T. Ide, J.-P. Gong, S. Yamada, T. Yanagida, S. Shinkai, Angew. Chem. Int. Ed., 49, 724, 2010.
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Y. Tsuchiya, S. Haraguchi, K. Sugikawa, T. Shiraki, K. Kaneko, S. Shinkai, Chem. Lett., 38, 812, 2009.
T. Shiraki, A. Dawn, T. N. L. Le, Y. Tsuchiya, S. Shinkai, Chem. Commun., 47, 7065, 2011.
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