| Project/Area Number |
23K13721
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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 | Kyushu University |
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Principal Investigator |
堂ノ下 将希 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (30968160)
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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 |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 分子ダイナミクス / 修飾電極 / 電気化学 |
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| Outline of Research at the Start |
分子骨格にフレキシビリティーを有する分子は、外場に応答し構造変化を示す等の動的な振る舞いを発現し得る。本研究では、このような動的分子を設計・合成し電極上に固定することで、分子ダイナミクスに基づく特異な電気化学挙動、触媒挙動を示す修飾電極系を構築することを目的とする。電極修飾前の分子についてのX線結晶構造解析や、修飾電極における電気化学測定、in situ分光法等を組み合わせ、機能性を議論する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
分子骨格にフレキシビリティーを有する分子においては、外場に応答し構造変化を示す動的な振る舞いの発現が期待される。本研究では、このような動的分子を設計・合成し、電極上に固定することで、分子ダイナミクスに基づく特異な電気化学挙動、触媒挙動を示す修飾電極系を構築することを目的とする。
当該年度は、電位によりキラル/アキラル変換可能な修飾電極の構築を目指し、酸化還元に伴い分子構造の変化を示すπ拡張テトラチアフルバレン類縁体に着目した。この分子群は、中央の多環芳香族炭化水素骨格に2個のジチオール環が修飾された構造を有する。中性体は鞍型の構造を有するが、酸化により得られるジカチオン体はπ共役系の切断に起因して二平面型の構造を有する。構造に非対称性を有する多環芳香族炭化水素骨格および、異なる置換基を有する2種類のジチオール環を用いることで、中性体はキラル、ジカチオン体はアキラルになると予想される分子を設計し、これを合成した。しかしながら、得られた中性分子はキラルカラムを用いた高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で光学分割することができなかった。これは、キラリティーの反転を伴う分子運動が高頻度で生じていることに由来すると考えられる。この知見を踏まえ、分子運動の抑制を期待し、より大きな立体障害を有する分子を設計し、合成に取り組んでいる。
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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
これまでに、電位によりキラル/アキラル変換可能な修飾電極の合成を目指し、新規に分子を設計・合成した。しかしながら、得られた分子は、キラルであると予想される中性状態において、キラルカラムを用いた高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で光学分割することができなかった。これは、キラリティーの反転を伴う分子運動が高頻度で生じていることに起因すると考えられる。そこで、分子運動の抑制を期待し、立体障害を大きくした分子を設計し、合成に取り組んでいる。以上のように、研究遂行を通じて課題が発見されたが、これを踏まえて軌道修正ができている。ゆえに、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究遂行により得られた知見を踏まえて、新たな分子の合成を推進する。目的分子を合成した後には、溶液状態でサイクリックボルタンメトリによりレドックス特性を、円二色性(CD)スペクトルの測定等によりキラリティーの有無を評価する。続いて、目的分子を金属基板に固定化し、電極表面でのレドックス特性、キラリティー変化を評価する。
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