植村卓史 工学研究科准教授、北尾岳史 同研究員、山本洋平 筑波大学教授、西堀英治 同教授、中嶋紗英 同博士前期課程学生、アルブレヒト建 東京工業大学助教、山元公寿 同教授らの研究グループは、ハイデルベルク大学と共同で、π共役デンドリマー（樹木のような規則正しい分岐構造をもつ分子）から形成する多孔性マイクロ結晶の作成に成功しました。
本研究成果は、2018年2月16日付で「Chemical Communications」にて公開されました。
研究者からのコメント
電子供与性－受容性デンドリマーを用いることで、揮発性ガスや有機分子を高感度に識別可能な多孔性結晶は、新しい分子識別材料としての応用が期待できます。また、爆発性のニトロ化合物や有毒な揮発性分子などの識別においても、この多孔性デンドリマー結晶は大きな威力を発揮することが期待できます。
本研究成果のポイント
- 溶媒蒸気や気体分子などの識別に応用できる新しい分子識別材料の作成に成功しました。
- アモルファスな凝集を起こしやすい巨大分子（デンドリマー）の自己組織化によって作成された結晶性のファイバーの構造と物性を明らかにしました。
- この結晶は高い多孔性を有し、気体分子や溶媒蒸気、昇華性分子など様々な分子を内部に取り込むことが可能です。
概要
デンドリマーは分子量が単一の巨大分子で、樹状高分子とも呼ばれています。その立体的な嵩高さから、デンドリマーはアモルファスな（結晶のような周期構造を持たない）凝集構造を形成することが多く、特に世代（シェル部位のデンドロンの大きさを示す指標）の大きなデンドリマーにおいてその傾向は顕著です。
今回、本研究グループは、第3世代のデンドロンを有するπ共役デンドリマーの自己組織化（分子などが自発的に集合化して構造形成するプロセス）について詳細に検討しました。その結果、このデンドリマーが極めて多孔質な結晶を形成することを見出しました。このデンドリマー結晶は、大きな細孔表面積と特異な電子状態を備えているために、溶媒蒸気の曝露により蛍光強度が顕著に増大すると同時に大きな蛍光色変化を示すことが明らかになりました。蛍光特性と多孔性を併せもつデンドリマー集合体は、溶媒蒸気や気体分子などを識別する新しい蛍光プローブ（蛍光によりさまざまなセンシングを可能にする分子）としての応用が期待できます。
図：（a）コアにトリアジン、シェルに第3世代カルバゾールデンドロンをもつπ共役デンドリマー1の分子構造、および1の初期濃度が異なるクロロホルム溶液に対しアセトニトリル蒸気を拡散することで得られる粉末の写真。（b、c）初期濃度0.1mg／mLおよび1.0mg／mLの溶媒条件からそれぞれ生成したマイクロ球体（b）およびマイクロファイバー（c）の電子顕微境写真と蛍光顕微鏡写真（内挿図）
詳しい研究内容について
書誌情報
【DOI】 https://doi.org/10.1039/C7CC09342J
Sae Nakajima, Ken Albrecht, Soh Kushida, Eiji Nishibori, Takashi Kitao, Takashi Uemura, Kimihisa Yamamoto, Uwe H. F. Bunz and Yohei Yamamoto (2018). A fluorescent microporous crystalline dendrimer discriminates vapour molecules. Chemical Communications, 54(20), 2534-2537.
