研究内容
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佐竹研究室ではポルフィリンを使った様々な研究テーマに取り組んでいます。
私たちは、ポルフィリンとビピリジンを組み合わせた環状分子「PM」を用いて、分子の“形”を利用して集まる形状支援自己組織化の研究を進めています。この手法により、光エネルギーを効率よく集められる異方性ナノチューブを形成し、人工光合成に必要な光捕集アンテナの開発を目指しています。
さらに、PM の内部空間を利用して金属クラスターを包み込む研究にも取り組み、光応答性と安定性を兼ね備えた新たな触媒材料の創出に挑戦しています。
参考文献・References
参考文献・References
Synthesis and Photocatalytic CO2 Reduction of a Cyclic Zinc(II) Porphyrin Trimer with an Encapsulated Rhenium(I) Bipyridine Tricarbonyl Complex (2024)
亜鉛ポルフィリン環状三量体中の3つのビピリジンのうちの1つにRe錯体を選択的に導入することに成功しました。二酸化炭素還元触媒反応にも展開しています。Synthesis of Double-Bridged Cofacial Nickel Porphyrin Dimers with 2,2′-Bipyridyl Pillars and Their Restricted Coordination Space (2020)
ビス（クロロピリジル）ニッケルポルフィリンを使うと環状二量体が形成します。二量体は剛直です。Synthesis and Photophysical Properties of Porphyrin Macrorings Composed of Free-Base Porphyrins and Slipped-Cofacial Zinc Porphyrin Dimers (2017)
亜鉛ポルフィリンのトリプレットから銅ポルフィリンへエネルギー移動する現象が見えました。この結果が群馬大の浅野先生との共同研究へとつながっています。D3h-Symmetric Porphyrin-Based Rigid Macrocyclic Ligands for Multicofacial Multinuclear Complexes in a One-Nanometer-Sized Cavity (2015)
中心に向かって配位不飽和な金属錯体を集積させ協同的な反応場を形成するアイディア。ビス（クロロピリジル）亜鉛ポルフィリンを使うと環状三量体が形成します。
本研究では、薬物輸送などに利用される人工膜「リポソーム」を、合成分子を用いたポストインサーション法によって柔軟に修飾する手法を開発しています。当研究室で独自に設計した両親媒性ポルフィリンは、脂質二分子膜中で自発的に集合（自己組織化）し、リポソームの表面や内部に新たな機能を付与することが可能です。
参考文献・References
参考文献・References
Transmembrane Nanopores from Porphyrin Supramolecules (2008)
環状ポルフィリンを二分子膜中に配向させ、イオンの透過を観測・制御。Supramolecular ion channels from a transmembrane bischolic acid derivative showing two discrete conductances (2004)
膜貫通型の超分子イオンチャネル。集合体数が異なることに由来すると考えられる２種類の伝導度を観測。Artificial Ion Channels Showing Rectified Current Behavior(2001)
貫通型の超分子イオンチャネル。末端の電荷を非対称にすることで整流性を発現。
ビス（イミダゾリル亜鉛ポルフィリン）は、柔軟な伸長型ポリマーと、剛直な重なり型ポリマーという2種類の配位構造をとることができます。この構造変換により分子の共役系が拡張され、吸収波長が近赤外領域へとシフトします。私たちは、このダイナミックな構造変化と、それに伴う光学特性の変化を活かした新たな機能性材料の開発に取り組んでいます。
参考文献・References
参考文献・References
Dynamics of controlled transformation between two states of coordination-organized supramolecular polymers composed of 1,3-Butadiyne-linked Bis-zinc-porphyrin (2025)
伸長型から重なり型ポリマーへの変換を任意のタイミングでおこない、そのダイナミクスを詳細に調べました。高速AFMを用いて変換を可視化することに成功しました。Measurement of Solvation Ability of Solvents by Porphyrin-Based Solvation/Desolvation Indicators (2020)
まるで中和滴定指示薬のフェノールフタレインを用いるような手法で溶媒和を測る新手法。Mechanistic Study of the Solvent-Dependent Formation of Extended and Stacked Supramolecular Polymers Composed of Bis(imidazolylporphyrinatozinc) Molecules (2020)
伸長型と重なり型超分子ポリマーが溶媒環境に応じて相互に構造変換する系の反応機構解析です。力作です。前報と併せてご覧ください。Single supramolecular porphyrin wires bridging gold nanoparticles (2009)
基板上で金ナノ粒子間を超分子ポルフィリンで配線しようと試みた研究。A giant supramolecular light-harvesting antenna-acceptor composite (2005)
メソ―メソ連結ビスポルフィリンのポリマーは長距離のエネルギー移動が可能です。
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