Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
本研究では、電子物性を自在に設計できるパイ共役系有機分子を水素結合によってネットワーク化した単層および複層の結晶性2次元構造を構築し、グラフェンや金属酸化物の薄膜との複合材料へと展開して2.5次元物質科学を開拓する。
構造を自在に設計できるテトラカルボン酸を、水素結合によって2次元状にネットワーク化したフレームワーク (Hydrogen-bonded organic framework: HOF) を基盤として2.5次元物質の創成に取り組んできた。 2023年度は、ピレンのテトラカルボン酸誘導体 (CP-Py) の2次元水素結合ネットワークが積層したHOFが溶媒分子の吸着・脱離によって静的かつ動的に構造変化することを明らかにした。空間に包接された溶媒分子の脱離と吸着により、CP-Py-1とCP-Py-2の2つの形態間で可逆的な構造変化を引き起こし、後者はさらにCP-Py-3へと不可逆的に変化することを見出した。特筆すべき点は、これら3つの形態の構造を単結晶X線構造解析によって明らかにしたことである。その結果、可逆的な水素結合の形成と解離に加えて、カルボキシフェニル基の歪みや水素結合二量体の変形（ねじれや曲がり）が本HOFの構造柔軟性の起源であることを特定した。一方、構造転移において強固な積層構造が一意的な構造変化を可能にしていることも明らかになった。これらの結果は、新しい動的層状HOFを開発するための基本的な知見を与えるものである。また他にも、CP-Pyの類縁体であり、フォトクロミック特性を有するジヒドロジメチルピレン誘導体を用いて、同様の2次元水素結合ネットワークが積層したHOFの構築を達成した。残念ながら本HOFは可視光を照射してもフォトクロミック反応を示さなかったが、より光異性化の量子効率が高い類縁体を用いることによって同様の設計指針により光応答性の層状HOFが構築できると期待される。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2024 2023 Other
All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 6 results, Open Access: 2 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results, Invited: 2 results) Remarks (2 results)
Bulletin of the Chemical Society of Japan
Volume: 97 Issue: 1
10.1093/bulcsj/uoae004
Precision Chemistry
Volume: ２ Issue: 5 Pages: 221-228
10.1021/prechem.4c00019
Chemistry Letters
Volume: 52 Issue: 7 Pages: 542-545
10.1246/cl.230198
Chemical Communications
Volume: 59 Issue: 47 Pages: 7224-7227
10.1039/d3cc01877f
Mater. Chem. Front.
Volume: 7 Issue: 1 Pages: 106-116
10.1039/d2qm01091g
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 62 Issue: 1
10.1002/anie.202215836
https://www.chem.es.osaka-u.ac.jp/mac/
http://www.chem.es.osaka-u.ac.jp/mac/
