Elucidation of Electronic Structures and Physical Properties of m-Quinodimethane-Based Open-Shell Molecules
| Project/Area Number |
20H02723
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 33010:Structural organic chemistry and physical organic chemistry-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
清水 章弘 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (30584263)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2020: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
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| Keywords | ジラジカル / ジラジカルカチオン / 基底三重項 / 近赤外発光 / 双性イオン / キノジメタン / 開殻 / 三重項 / ケクレ炭化水素 / ビラジカル / 炭化水素 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、m-キノジメタン構造を基盤とする開殻性π共役分子の研究として、1) ヘテロ原子によりπ共役双性イオンの基底スピン多重度を制御し、電子構造と物性を解明すること、2) 含ヘテロ原子π共役双性イオンの高い反応性を利用して、新規π共役分子の合成法を開発すること、3) 基底三重項の縮合多環炭化水素を合成し、電子構造と物性を解明すること、に取り組む。不対電子の相互作用を制御し、基底状態が高スピン状態になる方法を示すことにより、今後の高スピンπ共役分子の研究に大きな影響を与えると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では m-キノジメタン構造を基盤とする開殻性π共役分子の研究として、1) 不対電子を相互作用させるヘテロ原子により、π共役双性イオンの基底スピン多重度を制御し、電子構造と物性を解明すること、2) 含ヘテロ原子π共役双性イオンの高い反応性を利用して、新規π共役分子の合成法を開発すること、3) 基底三重項の縮合多環炭化水素を単離し、電子構造と物性を解明すること、を研究目標としている。
本年度は 3) について進展があった。前年度に合成と単離に成功した、窒素ドープトリアンギュレンカチオンの電子状態と物性を精査したところ、基底三重項であり、不対電子間の相互作用が非常に大きく、室温でも二つの不対電子の向きが揃うことを、磁化率測定および量子化学計算から明らかにした。また、近赤外領域に吸収と蛍光を示すことを明らかにした。窒素カチオンを導入してもトリアンギュレンの SOMO の係数はほとんど変化しないために、磁気的性質は変化しないものの、窒素カチオンによって、トリアンギュレンの LUMO のエネルギー準位が低下して T0-T1 遷移のエネルギーが小さくなるために、吸収が長波長シフトし、かつ、トリアンギュレンの交互対称性が低下するために T0-T1 遷移が許容になり、近赤外吸収と蛍光を示すことを詳細な量子化学計算から明らかにした。本研究は基底三重項のジラジカルの近赤外発光として初めての例であり、ジラジカルの磁気的性質に加えて、光学的性質も明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(23 results)
