Research Abstract
気体用の液晶掌性天秤（キラリティバランス）
A liquid crystalline chirality balance for vapours
2014年4月30日 Nature Communications 5 : 3735 doi: 10.1038/ncomms4735
気体のキラル識別は、生体系の嗅覚に重要な役割を果たしており、人工センサーによるその実現は、興味深い課題である。今回我々は、上部開放マイクロチャネルに閉じ込められたネマチック液晶の周期的微細構造の構造変化を利用して、気相から溶けたさまざまな分子のキラリティを明確に可視化する、感度の高い簡単な方法を報告する。この微細構造は、ジグザグ形で「ジグ」部分と「ザグ」部分の長さが等しいトポロジカル線欠陥を伴っている。液晶の上にキラル分子の気体を少量吹き付けると、その鏡像体過剰率に応じて「ジグ」と「ザグ」部分の長さのアンバランスが数秒以内に生じることを、我々は見いだし、利用する。我々の液晶を用いた「掌性天秤：キラリティバランス」は、例えば、香り、環境化学物質、薬物などの気相分析において、簡単で迅速かつ用途の広いキラリティ検出／スクリーニング法として利用できる。
大園 拓哉1, 山本 貴広1 & 福田 順一1
- 産業技術総合研究所 ナノシステム研究部門
Chiral discrimination of vapours plays an important role in olfactory perception of biological systems and its realization by artificial sensors has been an intriguing challenge. Here, we report a simple method that tangibly visualizes the chirality of a diverse variety of molecules dissolved from vapours with high sensitivity, by making use of a structural change in a periodic microstructure of a nematic liquid crystal confined in open microchannels. This microstructure is accompanied by a topological line defect of a zigzag form with equal lengths of ‘zig’ and ‘zag.’ We find that a tiny amount of vapour of chiral molecules injected onto the liquid crystal induces the imbalance of ‘zig’ and ‘zag’ depending on its enantiomeric excess within a few seconds. Our liquid-crystal-based ‘chirality balance’ offers a simple, quick and versatile chirality-sensing/-screening method for gas-phase analysis (for example, for odours, environmental chemicals or drugs).
