On the role of polymer chains in transducing external mechanical forces to benzocyclobutene mechanophores

ベンゾシクロブテンのメカノフォアへの外力変換におけるポリマー鎖の役割について

Dopieralski, P.*; Anjukandi, P.*; Rckert, M.*; 志賀 基之   ; Ribas-Arino, J.*; Marx, D.*

Dopieralski, P.*; Anjukandi, P.*; Rckert, M.*; Shiga, Motoyuki; Ribas-Arino, J.*; Marx, D.*

本発表は、科学研究費補助金研究課題「量子ゆらぎと熱揺らぎを考慮した高次系生体分子クラスターの分子論的解明」に基づく成果である。まず、外力の影響を受けて開環反応を起こすメカノフォアであるベンゾシクロブテンについて、脂肪族炭化水素鎖がどのような役割を果たすかを計算で調べた。得られた計算結果は、シス1,2置換されたベンゾシクロブテンの順旋的や逆旋的な開環反応過程それぞれにおいて、炭化水素鎖の長さは活性化エネルギーの外力依存性に影響があることを示している。したがって、メカノフォア自身を代えるだけでなく、メカノフォアに付加されている鎖を代えることで、その化学的性質を調節することが可能であることがわかる。本成果は、量子及び熱揺らぎ等を高い精度で考慮する分子動力学手法開発に資する成果であり、今後の原子力材料研究への発展が期待できる。

The role played by polyethylene-like oligomers in transducing external tensile forces to benzocyclobutene mechanophores is investigated computationally. It is demonstrated that the oligomer chains do indeed exert a notable influence on the force dependence of the activation energies of both conrotatory and disrotatory ring-opening processes of a cis 1,2-disubstitutedbenzocyclobutene. This opens the doorway to tuning the properties of mechanoresponsive materials not only by changing the properties of the mechanophore itself, but also by tailoring the force-transducing chain molecules attached to it.