論文『負曲率ナノグラフェンの集積化による二重らせん超分子ナノファイバー』がJACSに掲載されました

Double-Helix Supramolecular Nanofibers Assembled from Negatively Curved Nanographenes

Kenta Kato, Kiyofumi Takaba, Saori Maki-Yonekura, Nobuhiko Mitoma, Yusuke Nakanishi, Taishi Nishihara, Taito Hatakeyama, Takuma Kawada, Yuh Hijikata, Jenny Pirillo, Lawrence T. Scott, Koji Yonekura,* Yasutomo Segawa,* Kenichiro Itami*

J. Am. Chem. Soc. 2021, DOI: 10.1021/jacs.1c00863
ChemRxiv, DOI: 10.26434/chemrxiv.13270607.v1

グラファイトおよび関連するナノグラフェン分子の積層構造は、それらの物理的および電子的機能において重要な役割を果たします。ただし、負に湾曲したナノグラフェンの積層構造は、適切なナノグラフェン分子がなかったため不明なままでした。我々は今回、負に湾曲したナノグラフェンの合成と一次元超分子自己組織化を報告しました。この湾曲したナノグラフェンは、さまざまな有機溶媒中で自己組織化し、効率的なゲル化剤として機能します。ナノファイバーの形成をAFMおよびTEM測定によって確認し、最終的に電子回折構造解析によって連続的なπ–πスタッキングによる二重らせん構造であることを明らかにしました。本研究は、分子の凹凸デザインという新しい超分子ナノファイバー形成方法を見いだしただけでなく、電子回折構造解析がサブマイクロメートルサイズの分子配列決定に非常に強力であることを示しています。

The layered structures of graphite and related nanographene molecules play key roles in their physical and electronic functions. However, the stacking modes of negatively curved nanographenes remain unclear, owing to the lack of suitable nanographene molecules. Herein, we report the synthesis and one-dimensional supramolecular self-assembly of negatively curved nanographenes without any assembly-assisting substituents. This curved nanographene self-assembles in various organic solvents and acts as an efficient gelator. The formation of nanofibers was confirmed by microscopic measurements, and an unprecedented double-helix assembly by continuous π–π stacking was uncovered by three-dimensional electron crystallography. This work not only reports the discovery of an all-sp2-carbon supramolecular π-organogelator with negative curvature but also demonstrates the power of three-dimensional electron crystallography for the structural determination of submicrometer-sized molecular alignment.