Creation of photo responsive molecular-scale devices with low energy consumption

• Project/Area Number: 24651139
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Nanomaterials/Nanobioscience
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Hirose Keiji 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (10252628)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2013: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 有機化学 / １分子科学 / ロタキサン / エネルギー / 合成化学 / ナノ・マイクロ / 1分子科学 / キラリティー / クラウンエーテル

Outline of Final Research Achievements

In order to create photo responsive molecular-scale devices with low energy consumption, supramolecular systems having rotaxane structures were designed, synthesized, and the properties of those were investigated. Concretely rotaxanes type devices with rotaxane structure specific chirality, control of the chirality by the shuttling motion, and switching of the shuttling dynamics by thermal and photo chemical external stimuli.

Research Products

• [Journal Article] Syntheses and Stimuli-Responsible Rocking Motions of a Rotaxane Bearing Different Stoppers. (2016)
  • Author(s): Hirose, K.; Okada, S.; Umezaki, S.; Young, P. G.; Tobe, Y.,
  • Journal Title: J. Photochem. Photobiol. A. Volume: 331 Pages: 184-189
  • DOI: 10.1016/j.jphotochem.2015.11.004
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Axle Length Does Not Affect Switching Dynamics in Degenerate Molecular Shuttles with Rigid Spacers (2014)
  • Author(s): Philip G. Young, Keiji Hirose,* and Yoshito Tobe
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society Volume: 136 Issue: 22 Pages: 8799-7906
  • DOI: 10.1021/ja412671k
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 教育に情報ツールを活用する : 教育ツールとしてのreaxys (2013)
  • Author(s): 廣瀨敬治
  • Journal Title: 薬学図書館 Volume: 58 Pages: 62-72
• [Presentation] ロタキサン型分子機械の軸成分の構造がシャトリング運動性に及ぼす効果 (2016)
  • Author(s): 廣瀬敬治, 加納椋平, Philip G. Young, 戸部義人
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学、京都
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] ロタキサン型分子機械のシャトリング運動性に及ぼすハープーニング機構の寄与 (2016)
  • Author(s): 廣瀬敬治, 梅崎将太, 加納椋平, Young Philip G., 戸部義人
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学、京都
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] Synthesis and application of optically pure rotaxanes with their specific chirality for enantioselective complexation with chiral amines (2015)
  • Author(s): Keiji Hirose, Ryohei Kano, Kyosuke Tsuda, Hajime Furutani, Yuko Hinohara, Yoshito Tobe
  • Organizer: The Internatinal Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem2015)
  • Place of Presentation: Hawaii convention center, USA
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ロタキサン型分子機械のシャトリング運動性を考慮した分子設計指針の構築, 第9回有機π電子系シンポジウム (2015)
  • Author(s): 廣瀬敬治
  • Organizer: 第9回有機π電子系シンポジウム
  • Place of Presentation: レイクサド入鹿、犬山
  • Year and Date: 2015-11-20
  • Invited
• [Presentation] Elucidation of Molecular Design Guide for Rotaxane Type Molecular Machines Focusing on Shuttling Dynamics (2015)
  • Author(s): Keiji Hirose, Shota Umezaki, Ryohei Kano, Philip G. Young, Yoshito Tobe
  • Organizer: The 13th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry (IKCOC-13)
  • Place of Presentation: Rega Royal Hotel, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2015-11-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ロタキサン型分子機械のシャトリング運動性に及ぼす軸成分の柔軟性の効果 (2015)
  • Author(s): 廣瀬敬治, 梅崎将太, 加納椋平, Philip G. Young, 戸部義人
  • Organizer: 第5回CSJ化学フェスタ
  • Place of Presentation: タワーホール船堀、東京
  • Year and Date: 2015-10-13
• [Presentation] Effect of Structure of Axle Components on Shuttling Dynamics in Rotaxane Type Molecular Machines (2015)
  • Author(s): Keiji Hirose, Ryohei Kano, Philip G. Young, Yoshito Tobe
  • Organizer: 10th International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry (ISMSC-10)
  • Place of Presentation: Place de Bordeaux, Strasbourg, France
  • Year and Date: 2015-06-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ロタキサン型分子機械のシャトリング運動性におよぼす軸成分の構造の効果 ―Harpooning機構の寄与と柔軟性部位の効果の定量化― (2015)
  • Author(s): 廣瀬敬治, 梅崎将太, 加納椋平, Philip G. Young, 戸部義人
  • Organizer: 第13回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東北大学、仙台
  • Year and Date: 2015-06-06
• [Presentation] ロタキサン型分子機械のシャトリング運動性を考慮した分子設計指針の構築 (2015)
  • Author(s): 廣瀬敬治, 梅崎将太, 加納椋平, Philip G. Young, 戸部義人
  • Organizer: 第13回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東北大学、仙台
  • Year and Date: 2015-06-06
  • Invited
• [Presentation] [2]ロタキサン型分子シャトルの軸成分の柔軟性のシャトリング運動性に及ぼす効果 (2015)
  • Author(s): 廣瀬敬治; 梅崎将太; 加納椋平; Young, P. G.; 戸部義人
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学（千葉・船橋）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] ロタキサン型分子機械の軸成分の構造がシャトリング運動性に及ぼす効果 (2015)
  • Author(s): 廣瀬敬治; 加納椋平; Young, P. G.; 戸部義人
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学（千葉・船橋）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] ロタキサン型分子機械の軸成分の長さと柔軟性がシャトリング運動性に及ぼす効果 (2014)
  • Author(s): 廣瀬敬治; 加納椋平; Young, P. G.; 戸部義人
  • Organizer: 第15回 リング・チューブ超分子研究会シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京）
  • Year and Date: 2014-10-27 – 2014-10-28
• [Presentation] 光および熱応答性[2]ロタキサンから成る分子ラチェットの構築 (2014)
  • Author(s): 廣瀬敬治; 高林亮; 岡田静; 戸部義人
  • Organizer: 第15回 リング・チューブ超分子研究会シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京）
  • Year and Date: 2014-10-27 – 2014-10-28
• [Presentation] ロタキサン型分子機械のシャトリング運動性に及ぼす軸成分の長さと柔軟性の効果 (2014)
  • Author(s): 廣瀬敬治; 加納椋平; Young, P. G.; 戸部義人
  • Organizer: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京）
  • Year and Date: 2014-10-14 – 2014-10-16
• [Presentation] ロタキサン型分子機械のシャトリング運動性に及ぼす軸成分の長さと柔軟性の効果 (2014)
  • Author(s): 廣瀬敬治; 加納椋平; Young, P. G.; 戸部義人
  • Organizer: ETH Zurich-Osaka Univ Joint Symposium
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪・豊中）
  • Year and Date: 2014-10-09 – 2014-10-10
• [Presentation] Development of a Synthetic Method for Optically Pure Rotaxanes Possessing Rotaxane Structure Specific Chirality Based on a Prerotaxane Method (2014)
  • Author(s): Hirose, K.; Tsuda, K.; Hinohara, Y.; Tobe, Y.
  • Organizer: 26th International Symposium on Chirality (Chirality 2014)
  • Place of Presentation: Prague, Czech
  • Year and Date: 2014-07-27 – 2014-07-30
• [Presentation] クラウンエーテルを用いたロタキサン構造に特有のキラリティーを有するロタキサンの開発 (2014)
  • Author(s): 廣瀬敬治
  • Organizer: 第12回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京）
  • Year and Date: 2014-05-31 – 2014-06-01
  • Invited
• [Presentation] ロタキサン型分子機械のシャトリング運動性に及ぼす軸成分の長さと柔軟性の効果 (2014)
  • Author(s): 廣瀬敬治; 加納椋平; Young, P. G.; 戸部義人
  • Organizer: 第12回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京）
  • Year and Date: 2014-05-31 – 2014-06-01
• [Presentation] プレロタキサン法に基づくロタキサン構造に固有の不斉を有する光学的に純粋なロタキサンの合成法の開発 (2014)
  • Author(s): 廣瀬敬治・津田恭佑・古谷 創・日野原 祐子・戸部 義人
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] Molecular brake rotaxane systems composed of a dianthrylethane-based macrocycle as the ring component and a dumbbell shaped secondary ammonium as the axle component controlled by light and heat (2013)
  • Author(s): K. Hirose
  • Organizer: The 246th ACS National Meeting
  • Place of Presentation: Indianapolis,USA
  • Invited
• [Presentation] ロタキサン構造に固有の不斉を有する新規キラル物質の合成法 (2012)
  • Author(s): 廣瀬敬治、津田恭佑、古谷創、日野原裕子、戸部義人
  • Organizer: 第2回CSJ化学フェスタ
  • Place of Presentation: 東京
• [Book] Synergy in Supramolecular Chemistry: Fundamental Aspects of Host-Guest Complex ーFrom 1:1 to Synergistic Bindingー (2015)
  • Author(s): Keiji Hirose
  • Total Pages: 339
  • Publisher: CRC Press, Taylor & Francis Group