Synthesis of organic-inorganic supramolecular crystals assisted by hydrogen-bonds and noncovalent interactions
| Project/Area Number |
23K04775
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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 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
堀内 新之介 東京大学, 大学院総合文化研究科, 講師 (50755915)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 複合体結晶 / 結晶構造解析 / 光物性 / 金属錯体 / 分子間相互作用 / 水素結合 / 細孔性結晶 |
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| Outline of Research at the Start |
自然界では水素結合や分子間相互作用の協同効果によって、高い複雑性・多様性・情報量を有する高度な分子システムが構築され生命活動が営まれている。本研究課題の目的は、自然界のような水素結合や分子間相互作用の協同効果を利用した超分子システムが高い複雑性・多様性・情報量を持つ分子集合体を与えることを実証するものである。特に固体状態で形成する分子集合体に関する研究に焦点をあて、水素結合や弱い相互作用からなる分子集合体がどのような構造・性質を秘めた結晶性化合物を与えるかを明らかにする。そして弱い会合力からなる分子システムの理解を深め、新たな超分子システムを構築するための方法論を提唱する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，金属錯体と有機ホストを分子間相互作用によって複合体化させた超分子結晶を合成し，その特異な集合構造と機能創出を行った。はじめに嵩高い置換基をもつカチオン性Ir錯体と有機ホストからなる細孔性結晶のナノ細孔を用いて，その細孔内部に位置する水分子の動的な性質や特異な集合構造を明らかにした。また，サイズの小さなIr錯体を用いた場合でも超分子結晶が得られることを明らかにした。得られた超分子結晶の光物性をIr錯体単独の単結晶のものと比較したところ，有機ホストと複合体化することでIr錯体の光物性は大きく変化することが分かった。結晶構造解析によってIr錯体周りの集合状態を比較すると，有機ホストがIr錯体の配位子を覆うような集合構造を形成することで錯体の対アニオンである塩化物イオンが大きく引き離され，錯体-アニオン間の相互作用が小さくなっていることが分かった。錯体-アニオン間の相互作用が小さいヘキサフルオロリン酸イオンをアニオンにもつIr錯体の光物性を測定したところ，超分子結晶の光物性と近い値が得られた。この結果は，通常溶液中では無視される錯体-アニオン間の相互作用だが，分子が密に集合した結晶状態では錯体の光物性に大きく影響を与えることを意味している。複合体結晶の構造と光物性を明らかにすることで，これまで議論が難しかった錯体-アニオン間の相互作用と光物性への影響を明確化できた。
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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
本年度では既存の超分子結晶を用いた研究の進展に加え，新たな超分子結晶を合成できた。そして，その集合構造と光物性の関係を明らかにすることで，これまででは明らかにされていなかった分子間相互作用と光物性の関係性を明確にできた。これらの結果は，本研究課題で扱う超分子結晶の学理的な意義を示すものである。したかって現在までの進捗状況を総合的に判断すると，概ね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題は概ね順調に進展しているため当初の計画に従って研究を進めていく。また，得られた成果を論文化するため参照化合物の合成や分光測定を行いデータを揃えていく。これらと並行して引き続き，新たな超分子結晶の合成とその機能解明を行っていく。
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Report
(1 results)
Research Products
(9 results)
