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機能膜グループ

超分子グループでは、有機合成をベースにして、様々な超分子性相互作用を介した機能性新規ナノオブジェクトの開発を目指している。 これまでに、フラーレンのナノ超分子性集合体の作製、基板上でのポルフィリン配列制御(半導体材料センターとの共同研究)、 気-水界面における動的分子認識による分子捕捉系の開発に成功した。また、そのような超分子構造を鋳型として、 ナノ構造を作製することにも主眼を置いており、燃料電池材料センターと共同でカーボンナノケージという新規ナノカーボンの開発にも成功した。

研究紹介

フラーレンのナノ超分子集合構造の作製

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フラーレンに適当な官能基を導入し、自己集合過程を誘発することによって、様々な低次元性のナノ構造体を作製することに成功した。 左図のコーン形の集合体、右図のパラレルワイア型の集合体の他、ファイバー型、ディスク型、球型のナノ構造が自在に作り出せる。 これらは、電子的な配線やキャパシタなどナノデバイスの部品としての応用が期待される。

ポルフィリン分子の二次元配列制御

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光学的・電気的機能を持つポルフィリン分子が基板の上で並び変わる様子を世界で初めて観察した。これは、分子スケールの配線を描くなど、 分子デバイスの設計・作製等に貢献する重要な技術である。上図は STM 観察による配列変化、左図はその分子モデル。

動的分子認識による分子捕捉

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気-水界面に展開したステロイドシクロファンの単分子膜を圧縮したり膨張したりすることによって、 水中に溶解しているゲスト分子を動的に捕捉できることを見出した。この技術は、選択性の高いセンサーや、 極微量有用物質の検知・抽出に応用できる。

主要論文リスト

  1. Chemically Programmed Ultrahigh Density Two-Dimensional Semiconductor Superlattice Array Pradhan, Narayan; Acharya, Somobratra; Ariga, Katsuhiko; Karan, Niladri S.; Sarma, Dipankar D.; Wada, Yoshiki; Efrima, Shlomo; Golan, Yuval J. Am. Chem. Soc., (2010), 132(4), 1212-1213.
  2. Gold Nanoparticles Embedded in a Mesoporous Carbon Nitride Stabilizer for Highly Efficient Three-Component Coupling Reaction Datta, K. K. R.; Subba Reddy, B.V.; Ariga, Katsuhiko; Vinu, Ajayan Angew. Chem. Int. Ed., (2010), 49(34), 5961-5965.
  3. Mechanical Tuning of Molecular Recognition to Discriminate the Single-Methyl-Group Difference between Thymine and Uracil Mori, Taizo; Okamoto, Ken; Endo, Hiroshi; Hill, Jonathan P.; Shinoda, Satoshi; Matsukura, Miki; Tsukube, Hiroshi; Suzuki, Yasumasa; Kanekiyo, Yasumasa; Ariga, Katsuhiko J. Am. Chem. Soc., (2010), 132(37), 12868-12870.
  4. Open-Mouthed Metallic Microcapsules: Exploring Performance Improvements at Agglomeration-Free Interiors Mandal, Saikat; Sathish, Marappan; Saravanan, Govindachetty; Datta, K. K. R.; Ji, Qingmin; Hill, Jonathan P.; Abe, Hideki; Honma, Itaru; Ariga, Katsuhiko J. Am. Chem. Soc., (2010), 132(41), 14415-14417.
  5. Layer-by-Layer Films of Graphene Sheet and Ionic Liquid for Highly Selective Gas Sensing Ji, Qingmin; Honma, Itaru; Paek, Seung-Min; Akada, Misaho; Hill, Jonathan P.; Vinu, Ajayan; Ariga, Katsuhiko Angew. Chem. Int. Ed., in press. DOI: 10.1002/anie.201004929.

グループメンバー

Group Leader

有賀 克彦
有賀 克彦
Katsuhiko Ariga
TEL: 029-860-4597
FAX: 029-860-4832
ARIGA.Katsuhiko@nims.go.jp

Senior Researcher

Jonathan P. Hill
MANA 研究者
主幹研究者