Creation of a New Mechanism for Electron Delocalization by Taking Advantage of Non-bonded Interactions between Heavy Atoms
| Project/Area Number |
22K19019
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 33:Organic chemistry and related fields
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
斎藤 雅一 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (80291293)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | 非結合性相互作用 / セレン原子官能基 / σ非局在電子系 / ジセレニド / 単分子電気伝導度 / 重原子 / 非局在電子系 / 高分子 / 電気伝導度 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、重原子を導入し、炭素化合物では実現不可能な、結合の制約を受けない非結合性相互作用を利用した柔軟な構造変化を伴う電子の非局在化の機構を達成し、これを電気伝導に構造変化を伴う高分子化合物へと展開するための基礎学理とすることを目的とする。ベンゼン環の骨格炭素の全てにセレン原子を配置すると、そのセレン原子間で非結合性相互作用が生じる。この化合物の官能基を変換し、モノマーに相当する分子および高分子の合成を目指す。共同研究の実績のある研究協力者と共に、単分子電気伝導度および時間分解マイクロ波伝導度測定法を用いる。重原子により達成される高いエネルギー準位を利用した高い電気伝導度が期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、重原子を導入し、炭素化合物では実現不可能な、結合の制約を受けない非結合性相互作用を利用した柔軟な構造変化を伴う電子の非局在化の機構を達成し、これを電気伝導に構造変化を伴う高分子化合物へと展開するための基礎学理とすることを目的とする。今回、我々が独自に開発したヘキサセラニルベンゼンのリチオ化反応を用い、ベンゼン周縁部にセレン原子官能基からなるσ非局在電子系を有するユニットをジセレニド結合で連結した分子の合成・単離およびその分子構造の解明に成功した。モデル分子の理論計算を行ったところ、HOMOはジセレニド部位と二つのσ非局在系との相互作用から構成されており、分子全体に広がっていた。その電気化学的測定を行い、分子のHOMOに由来する物性を明らかにした。また、得られたジセレニドの反応性も調べたところ、2,3,5,6-テトラブロモフェニル基を連結部位として二つのσ非局在電子系を有するユニットを連結させることにも成功した。この連結ベンゼン環部位に存在する臭素原子をセレン原子官能基に変換させることも検討中である。
セレン原子官能基からなるσ非局在系を二つのベンゼン環で挟んだ分子の合成に成功し、ブレイクジャンクション法を用いてその単分子電気伝導度を測定したところ、σ非局在系のない参照化合物よりも高い電気伝導度を有していることを明らかにした。これは非結合原子間の相互作用が電気伝導パスに関与したことを示す意義深い結果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の目標化合物の一つであるベンゼン周縁部にセレン原子官能基からなるσ非局在電子系を有するユニットをジセレニド結合で連結した分子の合成に成功した。さらには次の高分子化に向けた予備的な実験として、二つのσ非局在電子系を有するユニットをベンゼン環で連結させることにも成功した。さらに単分子電気伝導度の測定を行い、非結合原子間の相互作用が電気伝導パスに関与した現象の発見に成功した。以上のような成果から、計画通りに研究が進んでいると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ベンゼン周縁部にセレン原子官能基からなるσ非局在電子系を有するユニットをジセレニド結合で連結した高分子の合成に着手する。合成した化合物群の単分子電気伝導度などを測定し、非結合原子間に生じる相互作用が分子の物性に及ぼす影響を実験的に解明する。
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Report
(1 results)
Research Products
(15 results)
