炭素-炭素単結合と二重結合の繰り返し構造からなるポリインの両末端に電子供与基,電子吸引基を導入したプッシュープル型化合物の中で,特に電子供与基にアミノ基,電子吸引基にカルボニル基を有する場合,ポリメチンメロシアンと呼ばれる.共鳴理論によれば,メロシアニンは中性構造と電荷分離構造との寄与から成り,両者のクーロンポテンシャルの差が物理的性質を決める.本研究は4-アミノ-6-オキソピリミジンが上述のメロシアニンの構造を有し,加えて,水素結合供与,受容部位を含む事から,標題の分子演算能を指向し,会合体における光学物性および分子配列についての結晶学的研究を行った.
先ず,母体骨格である4-アミノ-6-オキソピリミジンの光学物性では,エタノール中280nm付近のπ-π^*遷移が,会合体では360nmに赤色シフトし,種々の溶媒での吸収スペクトル,半経験的計算化学を用いた考察から,観測した吸収帯は,J型の励起子帯である事が明らかになった.この分子は,単分子では無蛍光性であるが,励起子帯に光照射すると400nmで発光し,量子収率は0.1で発光寿命は2ns,及び5nsであった.その集合構造は,自己相補的な水素結合で形成された無限遠一次元鎖構造とそれらがπ-πスッタクした構造で,何れかあるいはその両者が励起子生成に関与していると示唆され,会合体でのJ型励起子生成を明らかにした[研究業績1].
次に,幾つかのアルキルアミノ誘導体の結晶構造を明らかにした.特に4-メチルアミノ-6-オキソピリミジンは直線状の一次元配列をすることから,メチル基由来の疎水性部位とカルボニル酸素の親水性部位が交互に並んだ場を与えるため,水分子が位置特異的に水素結合した擬平面・イス型六員環からなる新規二次元水を形成することが分かった[研究業績2].