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への応用展開

• Project Area: Coordination Programming - Science of Molecular Superstructures for Chemical Devices
• Project/Area Number: 24108723
• 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, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30346184)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000); Fiscal Year 2013: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2012: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
• Keywords: 結晶工学 / 多孔性構造 / 光電素子 / ナノ空間 / 超分子クラスター

Research Abstract

本研究の目的は、機能性有機分子を非共有結合により組み合わせることにより階層的に超分子クラスターを作成し、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、機能性多孔質材料を創製することである。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指す。特殊ナノ空間の構築に弱い相互作用を利用することで、光や熱、力など外部刺激により構造変化させ、ダイナミックに固体物性（発光挙動・非線形光学特性・導電性の変調が可能な、革新的性能を持つ有機無機複合デバイス（外場応答、センシング、イメージングツール）の作成に挑戦する。以下に本年度の成果を列挙する。
１．引続きπ共役系多環式芳香族など種々の機能性分子に配位性置換基を導入した機能団分子を合成した。有機酸と有機アミンを混合することにより水素結合性錯体を作成し、階層的に多孔性超構造体の構築を行った。
２．超分子構造の化学的、物理化学的性質を赤外分光法、固体核磁気共鳴分析、熱分析、単結晶X線構造解析により明らかにした。得られた測定データにより、配列ナノ空間の構造による包接現象を検討した。またそれぞれの材料の光電子物性測定を行った。
３．発光性多孔質構造に化学刺激を加え、物性変化と構造変化のデータをもとに、物性と構造との相関関係について検討を行った。さらに極限機能として提案した発光材料としての発光色調・発光強度・安定性を向上させた。　以上のことより、本研究で得られたナノ空間を有する多孔質構造は外部刺激に応答する極めて有用なセンシング・イメージング材料になりうることがわかった。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Amphiphilic Inclusion Spaces for Various Guests and Regulation of Fluorescence Intensity of 1,8-Bis(4-aminophenyl)anthracene Crystals (2014)
  • Author(s): Sugino Misa, Hatanaka Keisuke, Araki Yusuke, Hisaki Ichiro, Miyata Mikiji, Tohnai Norimitsu
  • Journal Title: Chem. - Eur. J. Volume: 20 Issue: 11 Pages: 3069-3076
  • DOI: 10.1002/chem.201304541
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Engineering Switchable Rotors in Molecular Crystals with Open Porosity (2014)
  • Author(s): Comotti Angiolina, Bracco Silvia, Yamamoto Atsushi, Beretta Mario, Hirukawa Tomofumi, Tohnai Norimitsu, Miyata Mikiji, Sozzani Piero
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 136 Issue: 2 Pages: 618-621
  • DOI: 10.1021/ja411233p
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Water inclusion as a trigger for modulation of anthracene arrangement and fluorescence emission of organic salt (2014)
  • Author(s): Sugino Misa, Hatanaka Keisuke, Miyano Tetsuya, Hisaki Ichiro, Miyata Mikiji, Sakon Aya, Uekusa Hidehiro, Tohnai Norimitsu
  • Journal Title: Tetrahedron Lett. Volume: 55 Issue: 3 Pages: 732-736
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2013.12.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A facile and versatile approach to efficient enhancement of solid-state luminescence by organic-inorganic hybrid salts (2013)
  • Author(s): Tohnai Norimitsu, Sugino Misa, Araki Yusuke, Hatanaka Keisuke, Hisaki Ichiro, Miyata Mikiji
  • Journal Title: Dalton Trans. Volume: 42 Issue: 45 Pages: 15922-15926
  • DOI: 10.1039/c3dt51422f
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Elucidation of Anthracene Arrangement for Excimer Emission at Ambient Conditions (2013)
  • Author(s): Sugino Misa, Araki Yusuke, Hatanaka Keisuke, Hisaki Ichiro, Miyata Mikiji, Tohnai Norimitsu
  • Journal Title: Cryst. Growth Des. Volume: 13 Issue: 11 Pages: 4986-4992
  • DOI: 10.1021/cg401166v
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role-allocated Combination of Two Types of Hydrogen Bonds toward Constructing Breathing Diamondoid Porous Organic Salt (2013)
  • Author(s): Atsushi Yamamoto, Tetsuya Hasegawa, Tomoya Hamada, Tomofumi Hirukawa, Ichiro Hisaki, Mikiji Miyata, Norimitsu Tohnai
  • Journal Title: Chem. Eur. J Volume: 19 Issue: 9 Pages: 3006-3016
  • DOI: 10.1002/chem.201202959
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamically Deformable Cube-like Hydrogen Bonding Network in Water-responsive Diamondoid Porous Organic Salts (2013)
  • Author(s): Atsushi Yamamoto, Tomoya Hamada, Ichiro Hisaki, Mikiji Miyata, Norimitsu Tohnai
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed. Volume: 52 Issue: 6 Pages: 1709-1712
  • DOI: 10.1002/anie.201208153
  • 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] 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] Diamondoid Porous Organic Salts towards Applicable Strategy for Construction of Versatile Porous Structures (2012)
  • Author(s): Atsushi Yamamoto, Shinji Uehara, Tomoya Hamada, Mikiji Miyata, Ichiro Hisaki, Norimitsu Tohnai
  • Journal Title: Cryst. Growth Des. Volume: 12 Issue: 9 Pages: 4600-4606
  • DOI: 10.1021/cg300796u
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 有機結晶のフォトルミネッセンスとその制御 (2013)
  • Author(s): 藤内謙光
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 草津
  • Year and Date: 2013-03-22
  • Invited
• [Presentation] Modulation of Emission Process and Molecular Arrangement in Crystal Composed of 9,10-Bisaminophenylanthracene and Mineral Acid (2013)
  • Author(s): Sugino Misa, Tohnai Norimitsu, Hisaki Ichiro, Miyata Mikiji
  • Organizer: The 21th International Conference on the Chemistry of the Organic Solid State (ICCOSS XXI)
  • Place of Presentation: Oxford, UK
• [Presentation] Fluorescent Color Modulation of Organic Solids by Regulation of π-Stacked Stilbene Arrangements (2013)
  • Author(s): Chien-Chih Chen, Tohnai Norimitsu, Hisaki Ichiro, Miyata Mikiji
  • Organizer: 第62回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 京都国際会議場
• [Presentation] 水素結合ネットワークを利用した多孔質有機塩(POSs)の構築と そのゲスト依存的発光特性 (2013)
  • Author(s): 浜田智也 ・山本淳志・藤内謙光 ・久木一朗・宮田幹二
  • Organizer: 第62回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 京都国際会議場
• [Presentation] 有機塩を用いた超分子的アプローチによる結晶構造制御と機能化 (2013)
  • Author(s): 藤内謙光
  • Organizer: 第17回液晶化学研究会シンポジウム
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所
  • Invited
• [Presentation] Supramolecular Assemblies and Fluorescence Properties of 9,10-Anthracene Derivative in Inclusion Crystals (2012)
  • Author(s): N. Tohnai, I. Hisaki, M. Miyata
  • Organizer: Japan-Taiwan Bilateral Workshop on Nano-Science 2012
  • Place of Presentation: Osaka
  • Year and Date: 2012-12-04
  • Invited
• [Presentation] Fluorescence Tuning System by using Organic Salts composed Anthracene Disulfonic Acid (ADS) and Primary Alkyl Amines in Crystalline State (2012)
  • Author(s): N. Tohnai, I. Hisaki, M. Miyata
  • Organizer: XXIV IUPAC Photochemistry
  • Place of Presentation: Coimbra
  • Year and Date: 2012-07-15
• [Presentation] Supramolecular assemblies and photophysical properties of9,10-anthracene derivative in solid state" (2012)
  • Author(s): N. TOHNAI, M. SUGINO I. HISAKI, M. MIYATA
  • Organizer: 第61回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-05-29
• [Presentation] πスタック型ナノクラスターからなるビーズ状超分子の構築と外部刺激応答的固体発光 (2012)
  • Author(s): 藤内謙光・樋上友亮・久木一朗・宮田幹二
  • Organizer: 第9回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2012-05-26