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化学:超分子重合における経路複雑性

Nature 481, 7382 doi: 10.1038/nature10720

自己集合は、構成分子の組織化に敏感に依存する特性、したがってそうした性能を持つ機能性有機材料を作り出す魅力的な経路となる。分子の組織化は、超分子集合過程にかかわる経路の直接的帰結であり、一次元系を用いれば経路を詳細に研究しやすくなる。タンパク質原繊維の場合、形成と成長は、均一核形成事象や二次核形成事象という従来の概念を超える複雑な凝集経路によって起こる。また、合成超分子ポリマーの自己集合も調べられ、調節さえなされている。しかし、自己集合にかかわる過程の定量的解明は、依然として限られたままである。今回我々は、π共役オリゴマーからの超分子ポリマー形成の時間分解観察について報告する。速度論的実験からは、速度論的に優先される準安定集合体の存在が明らかになった。この集合体は、迅速に形成されるが、次いで熱力学的に優先される形態に変換される。速度論的モデル計算によって、この速度論的実験に関する定量的知見が得られ、2つの並行し競合する経路が、逆のヘリシティーを持つ集合体につながることが明らかになった。この知見から、集合過程の熱力学的優先性を変える助剤としてキラル酒石酸の利用を試み、凝集を速度論的に優先される経路へと完全に導けることがわかった。つまり、助剤を除去すると準安定集合体のみが得られる。

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