機能性多孔質超構造体の特殊ナノ空間を利用した外場応答性光電素子の創製

• Project Area: Coordination Programming - Science of Molecular Superstructures for Chemical Devices
• Project/Area Number: 22108517
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 藤内 謙光 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30346184)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2011: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2010: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 超分子化学 / 発光材料 / 超分子クラスター / 結晶工学 / スルホン酸アミン塩 / 多孔質構造 / 固体蛍光 / 階層構造

Research Abstract

本研究では、機能性有機分子と金属からなる配位錯体により階層的に超分子クラスターを作成する。さらにクラスターを自律プログラムに従い組み上げることにより超構造体を構築して、非共有結合性の機能性多孔質材料を創製する。形成される特殊ナノ空間を用い、通常の環境下では有機無機複合材料が達成できない物性・機能を引き出すことを目的とする。上記目的を達成するため本年度は、以下の3項目を行った。
1.昨年に引き続き、多環式芳香族化合物に酸性基を導入した機能団分子を合成した。ジクロロアントラセンスルホン酸の位置異性体、アントラセンジスルホン酸誘導体を合成した。得られた機能団分子をトリフェニルメチルアミンと組み合わせて、超分子クラスターを作成した。
2.良好な結晶を作成し、単結晶X線構造解析により超分子集合を明らかにした。放射光施設SPring8(ビームラインBL38B1およびBL19B2)を利用し、研究室では測定が困難な極めて小さな結晶の構造解析にも成功した。多くの組み合わせから超分子クラスターが形成していることが明らかとなった。超分子クラスターは階層的に集積し、多孔質構造を構築していることが明らかとなった。
3.得られた多孔質構造に様々なVOC(揮発性有機化合物)を取り込ませ、取り込んだ物質に応じた発光挙動を調査したところ、VOCに応じて発光色は青色から黄色までシフトすることがわかった。これにより、この物質を用いれば化学刺激応答的な光電素子を構築することができる。

Research Products

• [Journal Article] Supramolecular-Tilt-Chirality on Two-Fold Helical Assemblies (2012)
  • Author(s): Ichiro Hisaki, 他
  • Journal Title: Chemistry-A European Journal Volume: (in press) Issue: 33 Pages: 10066-10073
  • DOI: 10.1002/chem.201200688
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Construction of multi-component supramolecular architectures of bile acids and cinchona alkaloids through helical-pitch-synchronized crystallization (2012)
  • Author(s): Toshiyuki Sasaki, 他
  • Journal Title: Organic & Biomolecular Chemistry Volume: (in press) Issue: 30 Pages: 5985-5985
  • DOI: 10.1039/c2ob25072a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of π-Stacked Anthracene Arrangement for Fluorescence Modulation of Organic Solid from Monomer to Excited Oligomer Emission (2012)
  • Author(s): Tomoaki Hinoue, Yuta Shigenoi, Misa Sugino, Yuji Mizobe, Ichiro Hisaki, Mikiji Miyata, Norimitsu Tohnai
  • Journal Title: Chemistry-A European Journal Volume: 18 Issue: 15 Pages: 4634-4643
  • DOI: 10.1002/chem.201103518
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Guest-Responsive Fluorescence of Inclusion Crystals with π-stacked Supramolecular Beads (2012)
  • Author(s): Tomoaki Hinoue, Mikiji Miyata, Ichiro Hisaki, Norimitsu Tohnai
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 51 Issue: 1 Pages: 155-158
  • DOI: 10.1002/anie.201106849
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Right- and left-handedness of 2_1 symmetrical herringbone assemblies of benzene (2012)
  • Author(s): Ichiro Hisaki, 他
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 48 Issue: 16 Pages: 2219-2221
  • DOI: 10.1039/c2cc17719f
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cis-Specific Topochemical Polymerization : Alternating Copolymerization of 7, 7, 8, 8-Tetrakis(methoxycarbonyl)quinodimethanewith 7, 7, 8, 8-Tetracyanoquinodimethane in the Solid State (2011)
  • Author(s): Takahito Itoh
  • Journal Title: Angew.Chem.Int.Ed. Volume: 50 Pages: 2253-2256
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photochemical Reaction of p-hydroxycinnamic-thiophenyl Ester in the Microcrystalline State (2010)
  • Author(s): Anwar Usman
  • Journal Title: J.Phy.Chem.B Volume: 114 Pages: 14233-14240
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Selective Guest Retention in Thermal Guest-release Process in Sandwich-type Inclusion Crystal of Cholic Acid (2010)
  • Author(s): Kazunori Nakano, ほか
  • Journal Title: ChemEngComm Volume: 12 Pages: 1461-1466
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 放射光X線回折を利用した発光性有機塩結晶の構造解析 (2012)
  • Author(s): T.Norimitsu
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 慶応大学、横浜(招待講演)
  • Year and Date: 2012-03-28
• [Presentation] Luminescence Modulations in Inclusion Crystalsdepending on Guest Molecules (2011)
  • Author(s): T.Norimitsu
  • Organizer: Japan-Taiwan Bilateral Workshop on Nano-Science 2011
  • Place of Presentation: Tainan, Taiwan(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-21
• [Presentation] Fluorescence Tuning System by using Inclusion Crystals (2011)
  • Author(s): T.Norimitsu
  • Organizer: 14th Asian Chemical Congress 2011
  • Place of Presentation: Bangkok, Thailand(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-07
• [Presentation] 結晶構造制御と発光特性 (2010)
  • Author(s): 藤内謙光
  • Organizer: 日本結晶学会年会
  • Place of Presentation: 吹田市・大阪大学
  • Year and Date: 2010-12-05
• [Presentation] 9,10-ビスアミノフェニルアントラセン鉱酸塩の結晶化とその光物性 (2010)
  • Author(s): 杉野光彩
  • Organizer: 第19回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪市・大阪市立大学
  • Year and Date: 2010-11-11
• [Presentation] 有機塩を用いた超分子集合体構築による光電子物性制御 (2010)
  • Author(s): 藤内謙光
  • Organizer: 第59回高分子討論会
  • Place of Presentation: 札幌市、北海道大学
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] アントラセン有機塩結晶における分子配列の発光機序へ及ぼす影響 (2010)
  • Author(s): 樋上友亮
  • Organizer: 光化学討論会
  • Place of Presentation: 千葉市・千葉大学
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] Fluorescence Tuning System by Supramolecular Process in Crystalline State (2010)
  • Author(s): 藤内謙光
  • Organizer: Japan-China Joint Symposium on Functional Supramolecular Architectures
  • Place of Presentation: 中国・吉林大学
  • Year and Date: 2010-07-25