発表者

西原　啓二（戸部研）

指導教官

廣瀬　敬治

Title

Patterning through Controlled Submolecular Motion: Rotaxane-Based Switches and Logic Gates that Function in Solution and Polymer Films

Abstract

Stimuli-responsive molecular shuttles, rotaxanes that function as molecular switches are reported a lot. However, there are few examples where rotaxanes have been applied for functionalized materials. Here the authors report a system in which the translocation of a ring along a peptide-based thread, induced by changes in the nature of the local environment, can be used to switch the fluorescence of a rotaxane "on" or "off". Remarkably, the system not only works in solution but also in polymer films where patterns visible to the naked eye can be generated solely through controlled submolecular motion. A polymer film "INHIBIT" logic gate based on a combination of control of submolecular positioning and chemical modification (protonation) is also demonstrated.

概要

外部刺激に応答する分子シャトル、すなわち分子スイッチとして機能するロタキサンに関する研究が多数報告されている。しかし、これまでロタキサンの機能性材料への応用に関しては、ほとんど検討されていなかった。著者らは、ペプチド鎖をもつ軸分子に沿った輪分子の移動を局所的な環境の変化で誘起することにより、ロタキサンの蛍光の｢オン｣、｢オフ｣のスイッチングが可能となるシステムを報告している。このシステムは溶液中だけでなく、ポリマーフィルム中においても機能し、フィルム中において分子内運動をコントロールするだけで、肉眼で見えるような模様を描くことができた。分子内での位置の制御と化学的な変化（プロトン化）を組み合わせることで、ポリマーフィルムの“INHIBIT”ロジックゲートの動作についても実証した。

Reference

David A. Leigh et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 3062-3067