奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学領域

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表面分子材料研究室

教員

マ－ティンバッカ　ブランカ客員教授
カマメール　クレア客員准教授
河合　壮教授（兼担）
ラッペン　ゲナエル教授（兼担）

表面分子材料研究室は、トゥールーズ第3大学・ポール・サバティエ大学（UT3PS）とNAISTの共同プロジェクトにおいて、大学院生の教育と研究の指導を担当しています。研究室の場所は、NAISTまたはパートナー機関のいずれかとなります。

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図1　 UT3PS-NAIST 間の国際共同研究室

研究テーマ

1. フォトクロミック分子マシン

人工分子機械（MM）は、適切な外部刺激によって機械のような動きを実行できる分子です。私たちのMMは電子で駆動されますが、フォトクロミック分子の光異性化を利用することで、光を入力として副次的な機能を実現することが可能となりました。例えば、モーターの回転を光スイッチングにより停止させる、光ブレーキングを達成しました（図2）。

2. 高機能高性能高分子のテーラーメード

高性能高機能高分子材料も、NAISTとUT3PSのポリマーラボからさまざまな技術を組み合わせて合成されています。例えば、ポリ（乳酸）（PLA）粒子のpH応答性を向上させるために、バニリンアセタール系の重合開始剤を利用することで機能性PLAを末端に導入することに成功しました。この結果、生理条件下で3分以内にpH応答挙動が可能になりました。このように粒子凝集速度を制御することで、標的薬物キャリアとしての高性能化が期待されます（図3）。

3. フォトクロミック分子を利用した光熱貯蔵変換分子

フォトクロミック分子においては光異性化に伴い光エネルギーの一部が化学ポテンシャルとして貯蔵されています。そこで精密な分子設計を通じて、吸収された光エネルギーの２０％以上がフォトクロミック分子に蓄積され、酸化刺激の適用後に逆反応が起こることで放出される光熱貯蔵変換分子に成功しました（図4）。

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図2　光による分子マシンの回転ON/OFF制御
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図3　高速ｐH応答性を有するポリ乳酸（PLA）の高機能化
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図4　 フォトクロミック分子における光熱変換貯蔵

主な論文発表実績

  1. A molecular motor functionalized with a photoresponsive brake R Asato, C.J. Martin, Y. Gisbert, F. Asanoma, T. Nakashima, C. Kammerer, T. Kawai, G. Rapenne, Inorg. Chem. 2021, 60, 3492.
  2. Ruthenium complexes of sterically-hindered pentaphenylcyclopentadienyl ligands R Asato, C.J. Martin, Y. Gisbert, S. Abid, T. Kawai, C. Kammerer, G. Rapenne, RSC Advances 2021, 20207-20215.
  3. Energy Storage upon Photochromic 6-π Photocyclization and Efficient On-Demand Heat Release with Oxidation Stimuli R Asato, C.J. Martin, T. Nakashima, J.P. Calupitan, G. Rapenne, T. Kawai, J. Phys. Chem. Lett.2021, 12, 11391.
  4. RAFT Polymerization of N-Methyl-N-vinylacetamide and Related Double Hydrophilic Block Copolymers A. Dupre-Demorsy, O. Coutelier, M. Destarac, C. Nadal, V. Bourdon, T. Ando, H. Ajiro, Macromolecules, 2022, 55, 1127-1138.
  5. Investigations into terarylenes containing π-extended thieno[b]thiophene units C.J. Martin, Y. Goto, R Asato, G. Rapenne, T. Kawai New J. Chem.2023, 47, 2832-2839.
  6. pH Effect on Particle Aggregation of Vanillin End-Capped Polylactides Bearing a Hydrophilic Group Connected by a Cyclic Acetal Moiety K. Sarisuta, M. Iwami, B. Martin-Vaca, N. Chanthaset, H. Ajiro, Langmuir, 2023, 39, 3994-4004.