| Project/Area Number |
22K05070
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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 | Kitasato University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 真士 北里大学, 理学部, 教授 (20438120)
上田 将史 北里大学, 理学部, 講師 (60778611)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 有機多孔質材料 / 含硫黄大環状分子 / π電子系集積構造 / チエノアセン / ポリチアアセン / ナノリング / ナノフープ / 有機多孔質固体材料 / 分子性集合体 / π電子系分子集積構造 / 多孔質材料 / 酸化還元特性 / 大環状分子 / ナノベルト |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、ジチエノチオフェンやチアントレン、5,7,12,14-テトラチアペンタセンなどの、チエノアセン類を基本単位骨格とした大環状分子を合成し、酸化還元活性な多孔質固体材料の構築を目指す。まず、合成した分子の構造とチャネル積層との相関について調査する。次に、コインセルに導入した簡易型電池を作製し、充放電特性の評価を行う。優れた特性を示したものについては、イオン伝導性について調査し、多孔質固体材料としての性能を評価することで、含硫黄π電子系分子集積構造の機能開拓を行っていく。
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| Outline of Final Research Achievements |
Macrocycles composed of heterocyclic compounds containing sulfur atoms are expected to significantly improve the electronic capacity per unit weight because the redox-active site occupies a large portion of the molecular skeleton. Furthermore, sulfur-containing macrocycles are promising as components of pure organic solid electrolyte materials because they can possess a porous character, featuring a series of nano-sized cavity channels inside the solid by controlling the stacking structure based on the macrocyclic scaffold. In this study, synthetic methods for novel macrocyclic molecules based on sulfur-containing heterocyclic compounds, such as oligothiophenes and polythiaacenes, have been established, and porous assemblies due to the macrocyclic framework have been successfully constructed. Their unique redox behavior and photophysical properties in the solution were also elucidated.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
固体内部にナノサイズの空孔を有する多孔質固体材料は、分子認識に基づくテンプレート合成や小分子の貯蔵・輸送、分離精製などの機能を発現する材料として注目されている。また、多孔質材料を酸化還元活性な有機分子で構築することにより、高イオン伝導性を示す固体電解質となることが期待できるため、化学センサや燃料電池、全固体電池材料の構成成分として有望視されている。本研究では、含硫黄ヘテロ環化合物により構成される大環状分子に着目し、これらの合成手法を確立した。一部の分子は良好な酸化還元特性を有し、結晶状態においてチャネル構造の形成に基づく多孔質性を示したことから、本分子系が固体電解質に有用であることを実証した。
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