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Development of highly condensed pai-electron systems through assembly of nanographenes

Publicly Offered Research

Project AreaCondensed Conjugation Molecular Physics and Chemistry: Revisiting "Electronic Conjugation" Leading to Innovative Physical Properties of Molecular Materials
Project/Area Number 21H05491
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (II)
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

灰野 岳晴  広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (80253053)

Project Period (FY) 2021-09-10 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywordsナノグラフェン / 超分子化学 / 自己集合 / 化学修飾
Outline of Research at the Start

本研究課題は,トップダウンにより調製されるナノグラフェンを集積化し,新しい電子共役システムを開発することで生み出される革新的機能を創発する。合成化学的および超分子化学的手法を用いてナノグラフェンを集積化し,ヘテロ原子をドープしたグラフェン薄膜や超分子ナノグラフェンポリマーを合成し,新しい電子共役システムを開発する。また,電子スピン共鳴により新たに合成したグラフェンの有効共役サイズを決定し,真の電子共役構造を明らかにする。また,グラフェン材料の開発により高密度な電子共役システムを提供することで,領域内共同研究を推進し,機能創発を行ことで本領域に貢献する。

Outline of Annual Research Achievements

本年度は,グラファイトの酸化分解によって調製されるナノグラフェンにトリフェニルイソオキサゾール基を導入することで,ナノグラフェンが自己集合し積層集合体を生み出すことを見出した。グラフェンのπ共役平面の相互作用だけでは十分な自己集合が起こらなかったが,イソオキサゾール基の生み出すダイポール-ダイポール相互作用を駆動力に効果的にグラフェンが集積することがわかった。また,ペリミジン基を利用して窒素をヘテロ原子としてナノグラフェンの周囲に導入することに成功し,近赤外の調光性能をナノグラフェンに付与することができた。また,計算機化学を基盤としてナノグラフェンのエッジ修飾とバンドギャップの関係を明らかにした。ペリミジン基の数が増えるとともにバンドギャップの低下が見られ,特にHOMOのエネルギー準位の顕著な増加が見られた。つまり,ペリミジン基の導入により酸化されやすくなっていることを示しており,近赤外領域まで伸びた調光性能を合理的に説明することに成功した。キラルな置換基を導入することでナノグラフェンの共役平面をキラルに捻ることに成功した。不斉中心をもつアミンをナノグラフェンのエッジに導入するとナノグラフェンの可視領域の吸収にCDスペクトルが観測された。計算機化学により得られた電子遷移との比較から観測されたCDは,明らかにグラフェンの共役平面のゆがみにより生じていることが明らかとなった。これらの研究成果は既に学術論文として発表済みである。また,学会等でも既に発表を終えている。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (146 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (44 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 44 results,  Open Access: 2 results) Presentation (97 results) (of which Int'l Joint Research: 15 results,  Invited: 17 results) Book (1 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] Cooperativity in molecular recognition of feet-to-feet-connected biscavitands2023

    • Author(s)
      Takeharu Haino
    • Journal Title

      Pure and Applied Chemistry

      Volume: 95 Issue: 4 Pages: 343-352

    • DOI

      10.1515/pac-2023-0206

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  • [Journal Article] Supramolecular porphyrin constructs based on a bis(porphyrin) cleft molecule2023

    • Author(s)
      Takehiro Hirao, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Journal of Porphyrins and Phthalocyanines

      Volume: 26 Issue: 07n10 Pages: 966-979

    • DOI

      10.1142/s1088424623300082

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  • [Journal Article] Negative Homotropic Cooperativity in Guest Binding of a Trisporphyrin Double Cleft2023

    • Author(s)
      Naoyuki Hisano, Tomoki Kodama, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Chemistry - A European Journal

      Volume: 29 Issue: 32

    • DOI

      10.1002/chem.202300107

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  • [Journal Article] Substituent-Induced Supramolecular Aggregates of Edge Functionalized Nanographenes2023

    • Author(s)
      Haruka Moriguchi, Ryo Sekiya, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Small

      Volume: 19 Issue: 31 Pages: 2207475-2207475

    • DOI

      10.1002/smll.202207475

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  • [Journal Article] Effects of Edge Functionalization of Nanographenes with Small Aromatic Systems2023

    • Author(s)
      Shusaku Takahashi, Ryo Sekiya, Takeharu Haino
    • Journal Title

      ChemPhysChem

      Volume: 24 Issue: 12

    • DOI

      10.1002/cphc.202300066

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  • [Journal Article] Supramolecular chiral sensing by supramolecular helical polymers2023

    • Author(s)
      Hirao Takehiro、Kishino Sei、Haino Takeharu
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 59 Issue: 17 Pages: 2421-2424

    • DOI

      10.1039/d2cc06502a

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  • [Journal Article] Synthesis of Supramolecular A8Bn Miktoarm Star Copolymers by Host-Guest Complexation2023

    • Author(s)
      Natsumi Nitta, Shin-ichi Kihara, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 62 Issue: 14

    • DOI

      10.1002/anie.202219001

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  • [Journal Article] Lanthanide and Actinide Ion Complexes Containing Organic Ligands Investigated by Surface-Enhanced Infrared Absorption Spectroscopy2022

    • Author(s)
      Hirata Sakiko、Kusaka Ryoji、Meiji Shogo、Tamekuni Seita、Okudera Kosuke、Hamada Shoken、Sakamoto Chihiro、Honda Takumi、Matsushita Kosuke、Muramatsu Satoru、Ebata Takayuki、Kajiya Daisuke、Saitow Ken-ichi、Ikeda Toshiaki、Hirao Takehiro、Haino Takeharu、Watanabe Masayuki、Inokuchi Yoshiya
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 62 Issue: 1 Pages: 474-486

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.2c03618

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  • [Journal Article] Computational Studies on the Structures of Nanographenes with Various Edge Functionalities2022

    • Author(s)
      Shusaku Takahashi, Ryo Sekiya, Takeharu Haino
    • Journal Title

      ChemPhysChem

      Volume: 23 Issue: 5

    • DOI

      10.1002/cphc.202200465

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  • [Journal Article] Improved synthesis of tetrakis(porphyrin) molecular cleft via palladium-mediated cross-coupling between a bis(porphyrin) boronic ester and bis(iodophenyl)butadiyne2022

    • Author(s)
      Hisano Naoyuki、Hirao Takehiro、Tanabe Kouta、Haino Takeharu
    • Journal Title

      Journal of Porphyrins and Phthalocyanines

      Volume: 26 Issue: 10 Pages: 683-689

    • DOI

      10.1142/s1088424622500523

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  • [Journal Article] Metal Nanoparticles on Lipophilic Nanographenes2022

    • Author(s)
      Shusaku Takahashi, Ryo Sekiya, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 61 Issue: 42

    • DOI

      10.1002/anie.202205514

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  • [Journal Article] Chirality Induction on a Coordination Capsule for Circularly Polarized Luminescence2022

    • Author(s)
      Kentaro Harada, Ryo Sekiya, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 61 Issue: 39

    • DOI

      10.1002/anie.202209340

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  • [Journal Article] Self-assembly of neutral platinum complexes controlled by thermal inputs2022

    • Author(s)
      Yoshida Masaya、Hirao Takehiro、Haino Takeharu
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 58 Issue: 60 Pages: 8356-8359

    • DOI

      10.1039/d2cc02571j

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      2022 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Integration of Nanographenes and Organic Chemistry - Toward Nanographene-based Two-Dimensional Materials2022

    • Author(s)
      Ryo Sekiya, Takeharu Haino
    • Journal Title

      ChemPhysChem

      Volume: 23 Issue: 21

    • DOI

      10.1002/cphc.202200311

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  • [Journal Article] Supramolecular Ensembles Formed via Calix[5]arene‐Fullerene Host‐Guest Interactions2022

    • Author(s)
      Hirao Takehiro、Haino Takeharu
    • Journal Title

      Chemistry - An Asian Journal

      Volume: 17 Issue: 16

    • DOI

      10.1002/asia.202200344

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  • [Journal Article] Resorcinarene-based Supramolecular Capsules _ Supramolecular Functions and Applications2022

    • Author(s)
      Ryo Sekiya, Kentaro Harada, Natsumi Nitta, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Synlett

      Volume: 33 Issue: 06 Pages: 518-530

    • DOI

      10.1055/a-1679-8141

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  • [Journal Article] Nanographene _ A Scaffold of Two-Dimensional Materials2022

    • Author(s)
      Ryo Sekiya, Takeharu Haino
    • Journal Title

      The Chemical Record

      Volume: 22 Issue: 3

    • DOI

      10.1002/tcr.202100257

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  • [Journal Article] Synthesis and optical properties of disiloxane-linked decathiophene and dodecathiophene polymers2022

    • Author(s)
      Joji Ohshita, Akiyoshi Ohta, Siti Zulaikha Binti Saadom, Yohei Adachi, Hideki Murakami, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: 54 Issue: 1 Pages: 91-96

    • DOI

      10.1038/s41428-021-00541-8

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      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Chirality Induction in a Hydrophilic Metallohelicate2022

    • Author(s)
      Masayuki Morie, Ryo Sekiya, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Chemistry _ An Asian Journal

      Volume: 17 Issue: 12

    • DOI

      10.1002/asia.202200275

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  • [Journal Article] Electrochromism of Nanographenes in the Near‐Infrared Region2022

    • Author(s)
      Matsumoto Ikuya、Sekiya Ryo、Fukui Hiroji、Sun Ren‐De、Haino Takeharu
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 61 Issue: 17 Pages: 202200291-202200291

    • DOI

      10.1002/anie.202200291

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  • [Journal Article] Host-Guest Complexation of Bisporphyrin Cleft and Electron-Deficient Aromatic Guests2022

    • Author(s)
      Naoyuki Hisano, Takeharu Haino
    • Journal Title

      The Journal of Organic Chemistry

      Volume: 87 Issue: 6 Pages: 4001-4009

    • DOI

      10.1021/acs.joc.1c02742

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  • [Journal Article] Chiral Supramolecular Polymer Formed via Host-Guest Complexation of an Octaphosphonate Biscavitand and a Chiral Diammonium Guest2022

    • Author(s)
      10.1246/bcsj.20210452 Koki Hamada, Daisuke Shimoyama, Takehiro Hirao, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 95 Pages: 621-627

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  • [Journal Article] Programmed Dynamic Covalent Chemistry System of Addition-condensation Reaction of Phenols and Aldehydes2021

    • Author(s)
      Hiroto Kudo, Daisuke Shimoyama, Ryo Sekiya, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 50 Issue: 4 Pages: 825-831

    • DOI

      10.1246/cl.200773

    • NAID

      130008025733

    • ISSN
      0366-7022, 1348-0715
    • Year and Date
      2021-04-05
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  • [Journal Article] ナノグラフェンの有機合成化学による構造修飾と機能発現2021

    • Author(s)
      関谷 亮, 灰野岳晴
    • Journal Title

      Journal of Synthetic Organic Chemistry Japan

      Volume: 79 Issue: 8 Pages: 743-754

    • DOI

      10.5059/yukigoseikyokaishi.79.743

    • NAID

      130008072252

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  • [Journal Article] Self-assembly of neutral platinum complexes possessing chiral hydrophilic TEG chains2021

    • Author(s)
      Masaya Yoshida, Takehiro Hirao, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Organic & Biomolecular Chemistry

      Volume: 19 Issue: 24 Pages: 5303-5311

    • DOI

      10.1039/d1ob00492a

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  • [Journal Article] Stereoselectivity in dehydrative cyclic trimerization of substituted 4-alkylaminobenzoic acids2021

    • Author(s)
      Takagi Koji、Yamaguchi Hinako、Miyamoto Daiki、Deguchi Yuka、Hirao Takehiro、Haino Takeharu
    • Journal Title

      New Journal of Chemistry

      Volume: 45 Issue: 3 Pages: 1187-1193

    • DOI

      10.1039/d0nj05368f

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  • [Journal Article] Self-Assembling Behavior and Chiroptical Properties of Carbazole-Cored Phenyl Isoxazolyl Benzenes2021

    • Author(s)
      Ono Yudai、Hirao Takehiro、Ikeda Toshiaki、Haino Takeharu
    • Journal Title

      The Journal of Organic Chemistry

      Volume: 86 Issue: 8 Pages: 5499-5505

    • DOI

      10.1021/acs.joc.0c03005

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  • [Journal Article] Solvent-Directed Formation of Helically Twisted Stacking Constructs via Self-Assembly of Tris(phenylisoxazolyl)benzene Dimers2021

    • Author(s)
      Yudai Ono, Takehiro Hirao, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Organic & Biomolecular Chemistry

      Volume: 19 Issue: 33 Pages: 7165-7171

    • DOI

      10.1039/d1ob01277k

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  • [Journal Article] Blueish-white-light-emitting Nanographenes Developed by Pd-catalyzed Suzuki-Miyaura Cross Coupling Reactions2021

    • Author(s)
      Nishitani Shohei、Sekiya Ryo、Matsumoto Ikuya、Haino Takeharu
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 50 Issue: 4 Pages: 664-667

    • DOI

      10.1246/cl.200844

    • NAID

      130008025773

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  • [Journal Article] Synthesis and Conformational Characteristics of Calix[4]arene Oligomers2021

    • Author(s)
      Masauki Morie, Ryo Sekiya, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 94 Issue: 11 Pages: 2792-2799

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210287

    • NAID

      130008137556

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  • [Journal Article] Self‐Assembly of Nanographenes2021

    • Author(s)
      Matsumoto Ikuya、Sekiya Ryo、Haino Takeharu
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: - Issue: 23 Pages: 12706-12711

    • DOI

      10.1002/anie.202101992

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  • [Journal Article] Nanographenes from Distinct Carbon Sources2021

    • Author(s)
      Matsumoto Ikuya、Sekiya Ryo、Haino Takeharu
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: - Issue: 4 Pages: 1394-1399

    • DOI

      10.1246/bcsj.20200381

    • NAID

      130008037397

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  • [Journal Article] Gas-Phase UV Spectroscopy of Chemical Intermediates Produced in Solution: Oxidation Reactions of Phenylhydrazines by DDQ2021

    • Author(s)
      Shiori Machida, Motoki Kida, Satoru Muramatsu, Takehiro Hirao, Takeharu Haino, Yoshiya Inokuchi
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 125 Issue: 31 Pages: 6697-6702

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      10.1021/acs.jpca.1c04669

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      Iwamoto Hajime、Ishizu Yuki、Hasegawa Eietsu、Sekiya Ryo、Haino Takeharu
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 57 Issue: 15 Pages: 1915-1918

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      10.1039/d0cc07720h

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    • Author(s)
      Naoyuki Hisano, Takehiro Hirao, Takeharu Haino
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      Chemistry Letters

      Volume: 50 Issue: 11 Pages: 1844-1847

    • DOI

      10.1246/cl.210393

    • NAID

      130008113712

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      Hirao Takehiro、Iwabe Yoshiki、Fujii Naoka、Haino Takeharu
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      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 143 Issue: 11 Pages: 4339-4345

    • DOI

      10.1021/jacs.0c13326

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      Takehiro Hirao, Kazushi Fukuta, Takeharu Haino
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      RSC Advances

      Volume: 11 Issue: 29 Pages: 17587-17594

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      10.1039/d1ra02276h

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    • Author(s)
      Takehiro Hirao, Naoka Fujii, Yoshiki Iwabe, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 57 Issue: 89 Pages: 11831-11834

    • DOI

      10.1039/d1cc05118k

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    • Author(s)
      Harada Kentaro、Sekiya Ryo、Haino Takeharu
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      The Journal of Organic Chemistry

      Volume: 86 Issue: 6 Pages: 4440-4447

    • DOI

      10.1021/acs.joc.0c02833

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      Takeharu Haino, Takehiro Hirao
    • Journal Title

      Handbook of Fullerene Science and Technology

      Volume: - Pages: 1-31

    • DOI

      10.1007/978-981-13-3242-5_36-1

    • ISBN
      9789811332425
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      Haruna Fujimoto, Daisuke Shimoyama, Katsuo Katayanagi, Naomi Kawata, Takehiro Hirao, Takeharu Haino
    • Journal Title

      Organic Letters

      Volume: 23 Issue: 16 Pages: 6217-6221

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.1c01837

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      Sekiya Ryo、Haino Takeharu
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      Chemistry - A European Journal

      Volume: 27 Issue: 1 Pages: 187-199

    • DOI

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      Otsuki Joe、Okumura Takumi、Sugawa Kosuke、Kawano Shin‐ichiro、Tanaka Kentaro、Hirao Takehiro、Haino Takeharu、Lee Yu Jin、Kang Seongsoo、Kim Dongho
    • Journal Title

      Chemistry ? A European Journal

      Volume: 27 Issue: 12 Pages: 4053-4063

    • DOI

      10.1002/chem.202003327

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    • Author(s)
      Morie Masayuki、Sekiya Ryo、Haino Takeharu
    • Journal Title

      Chemistry - An Asian Journal

      Volume: 16 Issue: 1 Pages: 49-55

    • DOI

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      Masaya Yoshida, Takehiro Hirao, Takeharu Haino
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    • Publisher
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      https://orcid.org/0000-0002-0945-2893

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  • [Remarks] ResearcherID

    • URL

      https://publons.com/researcher/1383000/takeharu-haino/

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Published: 2021-10-22   Modified: 2023-12-25  

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