フロンティア分子Gでは、「先端分子機能」を有する分子群の創出とそれら分子を基材に多種多様な応用に向けて研究を行っています。例えば、発光特性を可変可能な常温液状π共役分子・π共役ポリマー、静電気を安定保持できるπ液体・πゲル（担当：中西）、ガス検知を可能とする超分子ポリマーや有機/無機ハイブリット材料（担当：石原）、機械刺激や光、熱に応答して動的に構造・機能を変化するπ共役巨大分子（担当：名倉）、特異な電子物性の発現や水の浄化膜への応用が可能な結晶性低次元有機構造体（担当：松本）、並びに液滴の濡れ挙動制御に係る表面・界面設計や液滴エンジニアリング（担当：天神林）などが実施されています。
また、化学要素技術として有機合成、分光測定、自己組織化・非組織化、超分子、構造有機化学、液体化学、ナノ表面化学、センサ、分離、コーティングなど、様々なテクニックを駆使して研究は進められています。下記に、有機材料機能の最高水準化ならびにオリジナリティーにあふれる分子材料の創成に関して、グループ職員各メンバーの研究を紹介します。

機能性分子液体に関する研究

π共役分子の固有の電子物性をバルク分子材料へ反映できると、既存及び新規開発するπ共役分子の材料応用への可能性が格段に広がります。中西は、π共役分子・ポリマーの「常温液体化」とバルク有機材料創成に係る研究に従事しています。常温液体化戦略としては、嵩高く且つ柔軟な分岐長鎖アルキル基をπ骨格上へ共有結合し、側鎖由来の超高エントロピーによりπ共役分子を溶媒無しで液体化させています。近接するπ共役分子が隔離・孤立することでπ電子固有の光電子物性を有すバルク有機液体材料の創成が可能です。これまでフラーレン，アントラセン，ピレン，ナフタレン、ポルフィリン、フタロシアニンなど様々なπ共役分子、共役ポリマーの常温液体化、さらにはゲル化（π液体が溶媒）に成功しました。これらアルキル-π液体・-πゲルは、発光、光導電性、エレクトロクロミック、エレクトレットなどの光電子機能を示す、新世代の機能性ソフト材料として注目を集めています。特出しでエレクトレットに関して説明します。分岐アルキル化π分子液体を帯電処理することで、静電荷を安定保持したπ液体エレクトレットを創成できます。このπ液体（πゲルも可！）エレクトレットを基材として、伸縮・自由変形性振動発電素子を構築できます。現在、ヘルスケア応用に資するウェアラブル微弱振動センサの開発に向けて、研究を推進しています。【担当：中西】

ガス制御材料

ガスは単純な分子であるもののその存在は普遍的であり、多くの社会課題（エネルギー・気候変動・環境安全・医療・食品など）に関わっています。本研究ではガス分子の精密制御（検出・徐放・変換など）に向けて、新規なナノ材料やデバイスの創製に取り組んでいます。例えば、(1) 単層カーボンナノチューブ（SWCNT）と有機材料/触媒の複合化による、有毒なガスを即時に検知できる小型センサや、(2) 無機層状化合物の特異的なアニオン交換特性を用いた、生理活性ガス(H₂SやNO)徐放材料の開発を進めています。【担当：石原】

特殊構造をもつπ共役巨大分子の開発

π共役分子・高分子は、π電子の非局在化に起因した光・電子物性(吸収・発光特性，電気化学特性，導電性・半導体特性)に加え軽量性・柔軟性を示すことから、近年の発展の著しい有機エレクトロニクスやセンサ、アクチエータなどの基材として注目を集めています。特に、結晶や薄膜などの凝集状態において標的とする機能を発現させるためには、分子構造から集積構造まで階層的に制御する分子設計指針や合成手法の確立が必要不可欠です。本研究では、精密有機合成と量子化学計算を組み合わせ、光学特性や導電性、刺激応答性を示す独自の分子性材料の開発を行っています。分子内相互作用を巧みに組み込んだ分子構造(一次構造)の設計や効率的な合成方法の開発、配座(二次構造)を制御することで、発光効率などの光・電子物性の向上、機械的刺激や光、熱など応答して動的に変化する高次構造(三次構造)や集積構造(四次構造)の構築を行っています。【担当：名倉】

結晶性低次元物質

全ての物質・材料は無数の原子からできています。しかしながら、全ての原子を物質空間内に適切に制御して精密に配置することは、化学の最先端の技術を用いても難しい課題です。本研究では共有性有機構造体や、分子の結晶化技術を用いて、上述の課題克服に挑み、一次元や二次元に原子配置が精緻に決まった新奇構造の物質合成とその機能開拓に取り組んでいます。例えば、(1) 二次元に精緻につながった二次元高分子の温和な合成法の開拓と得られる膜の水浄化への利用や、(2) 金属表面で作成できるネットワーク高分子の電子物性の開拓や新規反応の開発を進めています。【担当：松本】

液滴の濡れ挙動制御に関する研究

自然界の撥水現象や水輸送、インクジェットなどの工業プロセス、結露や凍結、汚染といった環境問題の根本にあるのは液滴の濡れ挙動です。液滴の物性や形状、生成過程によってその濡れ方は多岐にわたりますが、その挙動を自在に操ることができればあらゆる分野で役立つシーズ技術となります。我々はナノ材料の自己組織化技術を軸として、液滴界面との相互作用挙動を自在に操る材料の設計を目指しています。主に、液滴の付着現象や液滴同士の癒合現象、液滴の形成ダイナミクスを扱っており、これまでに、撥液性コーティング：防汚・防氷・防錆・抗菌・防曇コーティング・油水分離技術や、液滴ハンドリング技術：マイクロリアクター・1細胞解析ツール・マイクロテンプレート、液体の構造化、液体を元にした新規機能性ソフトマテリアルの開拓を実現してきました。【担当：天神林】