動力的に熱力学的に制御された自己組織化から,デンドロニズドペリレンビシミドから組み立てられた3D周期性を持つ複雑な螺旋柱の自己組織化へと変容する
Virgil Percec1, Hao-Jan Sun, Pawaret Leowanawat
1Roy & Diana Vagelos Laboratories, Department of Chemistry, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania 19104-6323, USA. percec@sas.upenn.edu
Journal of the American Chemical Society
|February 15, 2013
まとめ
デンドロニズドペリレンビシミド (PBI) 分子は,螺旋状の柱に自己組織化します. 異なる温度と加熱速度で構造の変化が観察され,高度な材料設計のための新しい段階の振る舞いを明らかにしました.
科学分野:
- 超分子化学 超分子化学
- マテリアルサイエンス 材料科学
- 有機化学 オーガニック・ケミストリー
背景:
- デンドロニズドペリレン3,4:9,10-テトラカルボキシル酸ビシミド (PBI) は,自己組み立てにより複雑な螺旋柱を形成する.
- 以前の研究では,2(1) 螺旋状の重複が特定され,特定のイントラ・ディメールとインターディメール間の距離が認められた.
- 熱力学および運動制御は,2Dの六角形および3Dのモノクリニック柱状相の形成に影響を与えます.
研究 の 目的:
- (3,4,5) nG1-m-PBI化合物のライブラリ (n=12〜6,m=1) を合成し,構造的に分析する.
- これらのデンドロニズドPBIsの自己組み立て行動に対する温度と加熱/冷却速度の影響を調査する.
- これらの複雑な分子における相変化と構造的順序を理解するために.
主な方法:
- PBIのデンドロニズド誘導体のライブラリの合成.
- 熱分析のための微分スキャニング熱計 (DSC).
- 粉末と指向した繊維のX線 difraktion (XRD) によるX線 difraktion.
- 固体核磁共振 (NMR) スペクトロスコーピー. 固体核磁共振 (NMR) スペクトロスコーピー. 固体核磁共振 (NMR) スペクトロスコーピー.
- 構造に及ぼす温度と加熱/冷却速度の影響の分析.
主要な成果:
- (3,4,5) nG1-m-PBI化合物のライブラリが合成され,分析されました.
- 準備したサンプル (n=12〜10) は,低温で3Dの層状配列を示し,加熱/冷却時に不可逆的に柱状構造に変形します.
- n=12 PBIの動力的に制御された3D柱状相は,n=10から6までの間,熱力学的に制御されるようになった.
結論:
- 自己組み立て行動における前例のない変化が,デンドロンサイズ (n) の変化とともに観察されました.
- この研究は,デンドロンサイズが減少する柱状相の運動制御から熱力学的制御へのシフトを明らかにしています.
- これらの発見は,デンドロニズドPBIおよび同様の自己組み立てシステムに基づいた機能的な材料の設計に不可欠です.
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