超分子有機ゼオライトの創製に基づくユビキタス発光材料の極限機能

• Project/Area Number: 20045007
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 藤内 謙光 Osaka University, 工学研究科, 准教授 (30346184)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥4,400,000 (Direct Cost: ¥4,400,000); Fiscal Year 2009: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2008: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: 超分子 / ゼオライト / クラスター / 固体物性 / 蛍光発光 / 結晶構造解析 / ガス吸着 / ナノ空間

Research Abstract

本研究では、有機酸とアミンからなる有機塩において形成される超分子クラスターを階層的に組み上げることにより高次構造を構築し、非共有結合性の超分子有機ゼオライトを創製する。形成される配列ナノ空間を用い、通常の環境下では有機材料が達成できない物性・機能を引き出すことを目的とする。また配列ナノ空間の構築に弱い相互作用を利用することで、光や熱など外部刺激により構造変化させ、ダイナミックに固体物性(発光挙動・非線形光学特性・導電性・磁性)の変調が可能な、革新的性能を持つ有機デバイスの作成に挑戦する。本研究を達成することで普遍的に存在する元素を使った有機材料を用い、高度に配列されたナノ空間を利用して通常の環境下では到達できないような安定性や発光輝度を示す物質の創製とその原理の解明を目指す。以下に得られた結果を列挙する。
(1) 超分子有機ゼオライトをスクリーニングすることで、これまで報告されている有機多孔性材料の中でもっとも大きな空孔率を有するものが得られた。この多孔性材料は一般的な有機多孔性材料と違い、ゲストが脱離しても空孔を保つことができる。
(2) スクリーニングによって得られた発光部位を有する多孔性材料は、その空孔形状に応じ、取り込むゲスト分子によって発光特性を変化させる。その時発光特性を制御しているのは分子の電子状態ではなく、大きさや形状のような外形に関する情報であった。
(3) また発光性有機ゼオライトはゲスト分子の吸着・脱離によって可逆的にその発光特性を変化させる。このとこから、これらの多孔性材料は有機物質に特化したセンシングデバイスを構築することができる。
(4) さらに高次構造を構築する分子間力をπ/π相互作用から、CT相互作用に変換すると、さらに強固な超分子ゼオライトを構築することができた。こちらの多孔性材料は分子の電子状態に極めて鋭敏に反応することが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Specific Interaction between Chloroform and the Pockets of Triangular Annulene Derivatives Providing Symmetry Carry-Over Crystallization (2009)
  • Author(s): I.Hisaki, 他
  • Journal Title: Chem.Eur.J. 15 Pages: 13336-133340
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Systematic Investigation of Molecular Arrangements and Solid-State Fluorescence Properties by Using Organic Salts of Anthracene-2,6-disulfonic Acid with Aliphatic Primary Amines (2009)
  • Author(s): Y.Mizobe, 他
  • Journal Title: Chem.Eur.J. 15 Pages: 8175-8184
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of steric complementarity on solid-state optical properties of ternary CT complexes ; BPDS, aliphatic amines and TCNQ (2009)
  • Author(s): N.Tohnai, 他
  • Journal Title: J.Phys.Chem.C 113 Pages: 11725-11730
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Octadehydrodibenzo[12]annulene-Based Organogels : Two Methyl Ester Groups Prevent Crystallization and Promote Gelation (2009)
  • Author(s): I.Hisaki, 他
  • Journal Title: Angew.Chem.Int.Ed. 48 Pages: 5465-5469
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structures of Brucinium Cholate : Bile Acid and Strychnine Derivatives Meet in the Crystals (2009)
  • Author(s): I.Hisaki, 他
  • Journal Title: Cryst.Grwoth Des. 9 Pages: 1280-1283
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reversible Transformation and Fluorescence Modulation in Polymorphic Crystals of n-Butylammonium 2-Naphthalenesulfonate (2009)
  • Author(s): A.Yamamoto, 他
  • Journal Title: Synthetic Metals 159 Pages: 905-909
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conformational Polymorphism of Octadehydrodibenzo[12]annulene with Methyl Phthalate Moieties (2009)
  • Author(s): I.Hisaki, 他
  • Journal Title: Cryst.Growth Des. 9 Pages: 414-420
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular Solid Solutions with Steric Complementary Pairing from the Binary Mixtures of 1-Nanhthylmeiliylammonium Alkanoates (2009)
  • Author(s): Katsunari Inoue
  • Journal Title: Czyst. Growth Des 9 Pages: 1072-1076
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conformational Polymorphism of Octadehydrodibenzo-[12]annulene with Methyl Phthalate Moieties (2009)
  • Author(s): Ichiro Hisaki
  • Journal Title: Czyst. Growth Des 9 Pages: 414-420
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Topological Classification and Supramolecular Chirality of 21-Helical Ladder-type Hydrogen-Bond Networks Composed of Primary Ammonium Carboxvlates : Bundle Controls in 21-Helical Assemblies (2008)
  • Author(s): Tetsuharu Yuge
  • Journal Title: Chem. Ear. J 14 Pages: 2984-2993
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Superstructure-Dependent Optical and Electrical Properties of Unusual Face-to-Face pi-Stacked One-Dimensional Assembly of Dehydrobenzo[12] annulene in Crystalline State (2008)
  • Author(s): Ichiro Hisaki
  • Journal Title: Chem. Eur. J 14 Pages: 4178-4187
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Importance of Weak Hydrogen bonds in the Formation of Cholaraide In elusion Crystals with Aromatic Guests (2008)
  • Author(s): Kazuaki Aburaya
  • Journal Title: Cryst. Growth Des 8 Pages: 1013-1022
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Guest-Induced Topological Polymorphism of Pseudo-Cubic Hydrogen Bond Networks-Robust and Adantable Sunramolecular Synthon (2008)
  • Author(s): Tetsuharu Yuge
  • Journal Title: CzystEngComm 10 Pages: 263-266
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Modulation of Solid-state Luminescence Quantum Efficiency Based on CH-O Intermolecular Interaction (2008)
  • Author(s): Tomoaki Hinoue
  • Journal Title: Chem. Lett. 37 Pages: 642-643
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reversible Transformation and Fluorescence Modulation in Polymorphic C rystals of n Butylammonium 2-Naphthalenesulfonate
  • Author(s): Atsushi Yamamoto
  • Journal Title: Synthetic Metals (in press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ステロイド包接結晶から学んだ超分子キラリティー (2009)
  • Author(s): 宮田幹二
  • Organizer: 有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-11-10
• [Presentation] Dehydrobenzoannulene-based organogels : Construction of self-assembled one-dimensional nanostructures (2009)
  • Author(s): 久木一郎
  • Organizer: 13th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
  • Place of Presentation: Luxembourg-City, Grand-Duchy of Luxembourg
  • Year and Date: 2009-07-22
• [Presentation] Fluorescence Tuning System in Crystalline State Composed of Organic Salts (2009)
  • Author(s): 藤内謙光
  • Organizer: 19th International Conference on the Chemistry of the Organic Solid State
  • Place of Presentation: Genova, Italy
  • Year and Date: 2009-06-16
• [Presentation] 超分子有機結晶の階層構造形成と発光特性 (2009)
  • Author(s): 藤内謙光
  • Organizer: 第58回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2009-05-27
• [Presentation] アントラセンジスルホン酸アンモニウム塩とTCNBからなる非共有結合性分子集合体の構造制御とそれに起因する光電気物性 (2008)
  • Author(s): 中島裕美
  • Organizer: 高分子討論会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学
  • Year and Date: 2008-09-24
• [Presentation] 水素結合性クラスターの連結による高次超分子構造体の構築と機能化 (2008)
  • Author(s): 藤内謙光
  • Organizer: 高分子討論会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学
  • Year and Date: 2008-09-23
• [Presentation] アントラセンジスルホン酸アンモニウム塩とTCNBからなる電荷移動錯体の積層様式の異なる結晶構造に起因した固体発光挙動 (2008)
  • Author(s): 中島裕美
  • Organizer: 光化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2008-09-13
• [Presentation] Tunable solid-state luminescent colors based on molecular arrangements of ammonium anthracenedisulfonates (2008)
  • Author(s): Tomoaki Hinoue
  • Organizer: Joint International Symposium on Macrocyclic & Simramolecular Chemistry
  • Place of Presentation: Las Vegas, Nevada,USA
  • Year and Date: 2008-07-16
• [Book] 「次世代共役ポリマーの超階層制御と革新機能」超分子ポリマーの階層的構築および機能性ナノ空間に基づく革新的機能の創出と応用展開 (2009)
  • Author(s): 藤内謙光
  • Total Pages: 7
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 「Bottom-Up Nanofabricationi」 Inclusion. Compounds of Steroidal Molecules : Molecular Information and Their Expression Through Molecular Assemblie (2009)
  • Author(s): 藤内謙光
  • Total Pages: 24
  • Publisher: Amer.Sci.Pub