| Project/Area Number |
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 |
Mutoh Katsuya 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 / キラリティ / ヘリセン / キラル / 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 Final Research Achievements |
We achieved the fast photochromic reactions and the reversible photo-generation of biradical species using helicene-bridged imidazole dimers. [9]helicene-bridged imidazole dimer exhibits the reversible photochromism upon UV light irradiation. The characteristic fine structure originating from a triplet radical pair was observed by the ESR spectroscopy, indicating the reversible generation of the biradical. The half-life of thermal recombination reaction of the biradical was estimated to be 29 ms at 298 K. In contrast, a large reaction barrier for the intramolecular recombination reaction was suggested for the [7]helicene-bridged imidazole dimer, attributed to the large pitch length of [7]helicene. The temperature dependence of the thermal back reactions indicated the [7]helicene and [9]helicene moieties worked as “soft” and “hard” molecular bridges, respective-ly.
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| Academic Significance and Societal Importance of the 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報告例が少なく、適切な分子設計指針は得られていない。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導入することで、ラジカル解離型フォトクロミック分子を創生し、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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