化学修飾型多層ナノグラフェンの層内-層間開殻性と光応答機能制御の理論化学的研究
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of Atomic Layer Systems |
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| Project/Area Number |
26107525
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
岸 亮平 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (90452408)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2015)
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| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 理論化学 / 化学修飾 / 開殻性分子 / 非線形光学応答 / 層状化合物 / 量子化学 / ナノグラフェン / 分子間相互作用 / 励起電子状態 / 開殻性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は主に炭素炭素結合形成反応の反応中間体や、グラフェンナノフレークの単分子系および二量体についての電子構造と光学応答特性について研究を行った。局在化ジラジカルであるシクロペンタン-1,3-ジラジカル構造を有する中間体の、化学・電子構造と寿命との相関についての実験的研究が行われており、C2位置換基Xの導入により、一重項ジラジカル中間体の速度論的安定性が増大することが明らかになっている。この結果は、この化合物の基底状態の開殻性が置換基により制御されることを示している。この電子構造-光学応答特性の相関関係を量子化学計算により検討した結果、置換基XがOHやFといった、長寿命化を導く置換基の導入により開殻性が中程度となること、その結果として三次非線形光学(NLO)特性の著しい増大が得られることが明らかになった。一方で、線形な分極率にはそのような増大は見られなかった。以上の結果より、基本的なジラジカル骨格である1,3-ジラジカル化合物の構造-光学応答特性相関が見出された。以上の結果は、J. Phys. Chem. Aに掲載され、今後の開殻性化学種の電子構造を非線形光学スペクトルにより明らかにするための基礎研究となると期待される。また、モノラジカル種であるフェナレニルラジカルからなるπ-πスタック型一次元集合体についても高精度励起状態計算を実行し、分子間に中間的な結合を有する二量体の二光子スペクトルの第一ピーク値が、縮環共役型のジフェナレニル化合物の第一ピーク値に匹敵する可能性を見出した。これにより原子層化合物の物性の層間距離依存性に関する知見が得られた。本結果については四量体でのさらなる増大の結果と合わせて、日本化学会春季年会にて発表した。また、開殻性を示すキノイダルオリゴチオフェン誘導体についても、化学修飾-電子構造-光応答物性の相関を検討している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は主に原子層化合物創成に重要な炭素炭素結合形成反応の反応中間体や、グラフェンナノフレークの単分子系についての電子構造と光学応答特性について研究を行ったが、翌年度以降検討する予定であるグラフェンナノフレークの二層系についての予備的な結果も得られたため。また、開殻性を持つ化合物への化学修飾に関する基本的な知見も得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
各種のグラフェンナノフレークへの化学修飾による開殻性電子状態の変化と機能化についての研究を行う。その際、同じ領域内での実験家と協力し、置換基効果などと電子スペクトルや光学応答物性との関係を明らかにする。
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Report
(1 results)
Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Diradical Character and Nonlinear Optical Properties of Buckyferrocenes: Focusing the Use of Suitably Modified Fullerene Fragments2015
Author(s)
M. SHABBIR, S. Ito, M. Nakano, R. Kishi, K. Yoneda, Y. Kitagawa, M. Shkir, A. Irfan, A. R Chaudhry, S. AlFaify, A. Kalam, A. G. Al-Sehemi
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Journal Title
Phys. Chem. Chem. Phys.
Volume: 17
Issue: 8
Pages: 5805-5816
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Theoretical Study on the Diradical Characters and Optical Response Properties of Open-Shell Chemical Species Involving Cyclopentane-1,3-Diradical Structures2014
Author(s)
Ryohei Kishi, Yusuke Murata, Michika Saito, Kotaro Fukuda, Hiroshi Matsui, Shota Takamuku, Manabu Abe, Masayoshi Nakano
Organizer
ISRIUM 2014
Place of Presentation
ASTER PLAZA, Hiroshima, Japan
Year and Date
2014-04-01 – 2014-04-06
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