複数の分子やイオンが自律的に集合することで一定の秩序をもった構造が形成される現象を自己集合（Self-assembly）と呼び、自然界においては酵素やウイルスなどが非常に複雑な秩序構造を「自然に」つくることで機能しています。このような現象の礎となるのが可逆的に形成される分子間相互作用ですが、水素結合や金属配位、ファンデルワールス相互作用など多様な相互作用の発現をうまくデザインしてやることで、人工的にナノメートルサイズの構造体を合成することも可能となります。

分子間相互作用のなかでも私たちの研究では特に、炭素−炭素三重結合からなるアルキンと銀や銅といった金属イオンの形成する配位結合に着目しています。この結合は単独ではあまり強固ではありませんが、他の複数の結合と共に働き独自の構造をつくる柔軟性を秘めていることを見出し、この特性を活用することで従来知られていなかった分子構造の構築を可能としました。例えば図に示した立方体型の分子も有機配位子と銀イオン、そして対アニオンを溶液中、適切な条件下で混ぜるだけで構築することができます。その直径は5 nm、分子量は2万近くあり、タンパク質に比肩するサイズと極めて複雑な分子構造を有していますが、SPring-8の放射光X線を利用した回折測定などにより精密な構造決定を行いました。現在、さらにさまざまな複雑分子構造を実現するための構築法開発に取り組んでおり、生体内の精緻なシステムを超える人工機能材料や、従来誰も想像し得なかった新物質の創出を目指しています。