高速フォトクロミズムを利用した光生成らせん型ビラジカルの磁場依存性に関する研究
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22K14659
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
武藤 克也 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 講師 (10760605)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | フォトクロミズム / ラジカル / キラル / ヘリセン / ビラジカル |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、光照射により可逆的にビラジカルを生成する高速フォトクロミック分子に、らせんキラリティを有するヘリセンを架橋基として導入することで、光スイッチ機能を有し、磁場方向を認識できるラジカル解離型フォトクロミック分子の創生を目的とする。光照射によりヘリセン骨格上にビラジカルを非局在化させることで、らせん方向に依存した電子スピン状態を生み出す。また、光増感剤を用いて三重項ビラジカルを生成し光照射後に熱平衡状態へ至る過程のキラリティ依存性を観測することで、らせん構造に基づいてスピンを整列できる分子設計指針を得ることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機ビラジカルは、化学結合の形成や自然界における地磁気の認識に関わっているだけでなく、分子磁性材料を開発する上でも重要である。近年、磁場の向きとキラリティに依存してスピンの選択性を生み出す例として、らせんキラリティが注目されている。しかし、らせん型有機ビラジカルの電子スピン状態については詳細な報告例が無く、適切な分子設計指針は得られていない。本申請研究では、光照射によって可逆的にビラジカルを生成するフォトクロミック架橋型イミダゾール二量体に、らせん構造に由来するキラリティを持つヘリセンを架橋基として導入することで、光スイッチング機能を有するキラル有機ビラジカルの創生を目的とした。
本研究期間に[9]ヘリセンまたは[7]ヘリセンを架橋基とするフォトクロミック分子として、「ヘリセン架橋型イミダゾール二量体（helicene-ImD）」を合成した。これらの分子は光学分割によりヘリセンのらせん方向に由来する光学異性体を単離することができた。各々の光学異性体に紫外光を照射するとC-N結合が解離し過渡種であるビラジカルが生成した。ビラジカルの生成はESR測定により確認された。また、ナノ秒レーザーフラッシュフォトリシスを用いた過渡吸収スペクトル測定より、[9]ヘリセンImDのビラジカルは波長500 nmと800 nmに極大吸収を示し、吸光度時間減衰曲線よりビラジカルの半減期は298 Kにおいて29 msと求められた。一方で、[7]ヘリセンImDでは再結合速度のエントロピー項依存性が大きく、[9]ヘリセンと[7]ヘリセンの柔軟性を反映したフォトクロミズムを示すことを明らかにした。これらより、ヘリセン架橋型イミダゾール二量体は高速フォトクロミズムを示すことを明らかにし、高速フォトクロミズムを用いたキラル磁性スイッチの足掛かりとなる分子設計指針を確立することが出来た。
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Report
(2 results)
Research Products
(19 results)
