形の合う平面分子を閉じ込める「分子の鎧」を開発

自然科学研究機構 分子科学研究所・総合研究大学院大学の瀬川 泰知 准教授と張本 尚 助教（研究当時）、加納 春華 大学院生の研究グループは、湾曲した2枚のπ共役分子を3カ所で向かい合わせに連結することで、内部に空洞を持つ「かご型分子」を設計・合成しました。

このかご型分子は、側面に開いた3つの開口部からさまざまなπ共役分子を取り込み、2枚のπ共役パネルの間に挟み込みます。開口部を通り抜けられる分子は可逆的に出入りし、その分子の形が空洞に合うほど強く結合します。一方、開口部を通り抜けられない大きな分子は、かご型分子が組み上がる過程で内部に取り込まれ、加熱・減圧しても外に出ない「カルセプレックス」を形成しました。これまでは永続的に閉じ込めることが難しかった平面状のπ共役分子を、その電子的な性質に左右されず、分子同士の形の相性（形状相補性）によって永続的に閉じ込めた点に、本研究の独自性があります。

研究グループは、2枚のπ共役パネルが内部の分子をまるで『鎧』のように挟み込むことから、この分子を「π-Armor（π共役分子の鎧）」と名付けました。今後、さまざまな機能を持つ分子カプセルの開発や、不安定な分子の保護など、分子材料の設計への応用が期待されます。

本研究成果は、2026年10月13日（現地時間）付で、米国化学会の国際学術誌「Journal of the American Chemical Society」にオンライン掲載されました。