Emergence of highly elaborated π-space and its function

2012 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Emergence of highly elaborated pai-space and its function
• Project/Area Number: 20108001
• 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: Tokyo Gakugei University (2013); University of Tsukuba (2008-2012)
• Principal Investigator: AKASAKA Takeshi 筑波大学, 数理物質系, 教授 (60089810)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): OSUKA Atsuhiro 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80127886) ; FUKUZUMI Shunichi 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40144430) ; KANDORI Hideki 名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70202033) ; ASO Yoshio 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (60151065) ; ISOBE Hiroyuki 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30302805)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): MURATA Yasujiro 京都大学, 化学研究所, 教授 (40314273) ; SAKURAI Hidehiro 分子科学研究所, 分子スケールナノサイエンスセンター, 准教授 (00262147) ; KOBAYASHI Nagao 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60124575) ; TASHIRO Kentaro 物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主幹研究員 (40332598) ; TANI Fumito 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (80281195) ; MAJIMA Yutaka 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (40293071) ; MURATA Hideyuki 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (10345663) ; KIKUCHI Jun-ichi 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (90153056) ; NAKATSU Toru 京都大学, 大学院・薬学研究科, 准教授 (50293949) ; ANDO Koji 京都大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (90281641)
• Project Period (FY): 2008-11-13 – 2014-03-31
• Keywords: π電子 / π曲面 / π空間 / 拡張π電子系 / 拡張π平面

Research Abstract

We focused on the unique characteristics of π-electrons that give molecules a diverse range of structural and functional variations, as we attempt to construct highly elaborated π-spaces with more sophisticated and complex orders and functionality. In this research, we succeeded in the construction of novel π-electron systems of nonplanarity, the development of highly elaborated π-space functionality through the assembly of π-electron systems, the development of revolutionary functions while clarifying the electronic, optical, and magnetic interactions of the highly elaborated π-spaces, and the discovery of new phenomena and creation of new concepts with examining the interactions between biological molecules with highly elaborated π-space.

Research Products

• [Journal Article] X-Ray Observation of a Helium Atom and Placing a Nitrogen Atom inside He@C_<60> and He@C_<70> (2013)
  • Author(s): Y. Morinaka, S. Sato, A. Wakamiya, H. Nikawa, N. Mizorogi, F. Tanabe, M. Murata, K. Komatsu, K. urukawa, T. Kato, S. Nagase, T. Akasaka, Y. Murata
  • Journal Title: Nature Commun Volume: 4 Pages: 1554/1-1554/5
  • DOI: DOI:10.1038/ncomms2574
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Redox-induced reversible metal assembly through translocation and reversible ligand coupling in tetranuclear metal sandwich frameworks (2012)
  • Author(s): Murahashi, T.; Shirato, K.; Fukushima, A.; Takase, K.; Suenobu,T.; Fukuzumi, S.; Ogoshi S.; Kurosawa, H
  • Journal Title: Nature Chem Volume: 4 Pages: 52-58
  • DOI: DOI:10.1038/nchem.1202
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Endohedral Metallofullerene as a Pure Electron Donor: Intramolecular Electron Transfer in Donor-Acceptor Conjugates of La2@C80 and 11,11,12,12-tetracyano-9,10-anthra-p-quinodimethane (TCAQ), (2012)
  • Author(s): Takano, Y.; Obuchi, S.; Mizorogi, N.; Garcia, R.; Herranz, M. A.; Rudolf, M.; Guldi, D. M.; Martin, N.; Nagase, S.; Akasaka, T
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc Volume: 134 Pages: 19401-19408
  • DOI: DOI:10.1021/ja307341g
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bottom-up synthesis and thread-in-bead structures of finite (n,0)-zigzag single-wall carbon nanotubes (2012)
  • Author(s): Hitosugi, S.; Yamasaki, T.; Isobe, H
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc Volume: 134 Pages: 12442-12445
  • DOI: DOI:10.1021/ja305723j
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tunable Charge-transport Property of I_h-C_<80> Endohedral Metallofullerenes: Investigation of La_2@C_<80>, Sc_3N@C_<80>, and Sc_3C_2@C_<80> (2012)
  • Author(s): Sato, S.; Seki, S.; Luo, G.; Suzuki, M.; Lu, J.; Nagase, S.; Akasaka, T
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc Volume: 134 Pages: 11681-11686
  • DOI: DOI:10.1021/ja3008038
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Color vision: "OH-site" rule for seeing red and green (2012)
  • Author(s): Sekharan, S.; Katayama, K.; Kandori, H.; Morokuma, K
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc Volume: 134 Pages: 10706-10712
  • DOI: DOI:10.1021/ja304820p
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Efficient Photocatalytic Oxygenation Reactions Using Water as an Oxygen Source (2011)
  • Author(s): Fukuzumi, S.; Kishi, T.; Kotani, H.; Lee, Y-M.; Nam, W
  • Volume: 3
  • Pages: 38-41
  • DOI: DOI:10.1038/nchem.905
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Frontiers of Quinoidal Stability in Long Oligothiophenes: Raman Spectra of Dicationic Polaron Pairs (2011)
  • Author(s): Gonzalez, S. R.; Ie, Y.; Aso, Y.; Navarrete, J. T. L.; Casado, J., J
  • Journal Title: Am. Chem. Soc Volume: 133 Pages: 16350-16353
  • DOI: DOI:10.1021/ja2061903
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electron- or Hole-Transporting Nature Selected by Side-Chain-Directed π-Stacking Geometry: Liquid Crystalline Fused Metalloporphyrin Dimers (2011)
  • Author(s): Sakurai, T.; Tashiro, K.; Honsho, Y.; Saeki, A.; Seki, S.; Osuka, A.; Muranaka, A.; Uchiyama, M.; Kim, J.; Ha, S.; ato, K.; Tanaka, M.; Aida, T
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc Pages: 6537-6540
  • DOI: DOI:10.1021/ja201272t
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation and properties of vesicles made of non-polar/polar/non-polar fullerene amphiphiles (2011)
  • Author(s): Homma, T.; Harano, K.; Isobe, H.; Nakamura, E
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc Volume: 133 Pages: 6364-6370
  • DOI: DOI:10.1021/ja200498g
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nature of Electron Transport by Pyridine-Based Tripodal Anchors: Potential for Robust and Conductive Single-Molecule Junctions with Gold Electrodes (2011)
  • Author(s): Ie, Y.; Hirose, T.; Nakamura, H.; Kiguchi, M.; Takagi, N.; Kawai, M.; Aso, Y
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc Volume: 133 Pages: 3014-3022
  • DOI: DOI:10.1021/ja109577f
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ion-Mediated Electron Transfer in a Supramolecular Donor-Acceptor Ensemble (2010)
  • Author(s): Park, J. S.; Karnas, E.; Ohkubo, K.; Chen, P.; Kadish, K. M.; Fukuzumi, S.; Bielawski, C. W.; Hudnall, T. W.; Lynch, V. M.; Sessler
  • Journal Title: J. L., Science Volume: 329 Pages: 1324-1327
  • DOI: DOI:10.1126/science.1192044
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal Structure of a Metal Ion-Bound Oxoiron(IV) Complex and Implications for Biological Electron Transfer (2010)
  • Author(s): Fukuzumi, S.; Morimoto, Y.; Kotani, H.; Naumov, P.; Lee, Y.-M.; Nam, W
  • Journal Title: Nature Chem Volume: 2 Pages: 756-759
  • DOI: DOI:10.1038/nchem.731
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-speed atomic force microscopy shows dynamic molecular processes in photoactivated bacteriorhodopsin (2010)
  • Author(s): Shibata, M.; Yamashita, H.; Uchihashi, T.; Kandori, H.; Ando, T
  • Journal Title: Nature Nanotech Volume: 5 Pages: 208-212
  • DOI: DOI:10.1038/nnano.2010.7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vivo gene delivery by cationic tetraamino fullerene (2010)
  • Author(s): Maeda-Mamiya, R.; Noiri, E.; Isobe, H.; Nakanishi, W.; Okamoto, K.; Doi, K.; Sugaya, T.; Izumi, T.; Homma, T.; Nakamura, E
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A Volume: 107 Pages: 5339-5344
  • DOI: DOI:10.1073/pnas.0909223107
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Moebius Aromaticity and Antiaromaticity in Expanded Porphyrins (2009)
  • Author(s): Kim, D.; Yoon, Z.; Osuka, A
  • Journal Title: Nature Chem Volume: 1 Pages: 113-122
  • DOI: DOI:10.1038/nchem.172
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Moebius aromatic expanded porphyrins (2012)
  • Author(s): Osuka, A
  • Organizer: 21st IUPAC International Conference on Physical Organic Chemistry (ICPOC 21)
  • Place of Presentation: Durham, UK
  • Year and Date: 20120909-13
• [Presentation] Development of n-Type Organic Semiconductors Based on Fluoroalkyl-Substituted Conjugation Systems (2012)
  • Author(s): Aso, Y
  • Organizer: The 20th International Symposium on Fluorine Chemistry (20th ISFC)
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 20120722-27
• [Presentation] New Vistas in Chemistry of Synthetic Carbon Allotropes: Organic Nanomaterials Based on Endohedral Metallofullerenes (2012)
  • Author(s): Akasaka, T
  • Organizer: 9th International Conference on Nanosciences & Nanotechnologies
  • Place of Presentation: Thessaloniki, Greece
  • Year and Date: 20120703-06
• [Presentation] Nanocarbon-inspired Molecular Design: Interesting Stairs for Interdisciplinary Research (2011)
  • Author(s): Isobe, H
  • Organizer: 14th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
  • Place of Presentation: Oregon, USA
  • Year and Date: 20110724-29
• [Presentation] Supramolecular Photoinduced Electron Transfer via Formation of π-Complexes (2011)
  • Author(s): Fukuzumi, S
  • Organizer: 219th ECS Meeting
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 20110501-06
• [Presentation] Mechanism of light-driven ion pumps (2011)
  • Author(s): Kandori, H
  • Organizer: 7th Asian Biophysics Association Symposium
  • Place of Presentation: New Delhi, India
  • Year and Date: 2011-02-01
• [Book] 高次π 空間の創発と機能開発 (2013)
  • Author(s): 赤阪健,大須賀篤弘, 福住俊一, 神取秀樹編
  • Total Pages: 260
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] Electron Donor-Acceptor Nanohybrids and Their Application to Light-Energy Conversion", Handbook of Carbon Nano Materials, Vol.2: Electron Transfer and Application, (2011)
  • Author(s): Fukuzumi, S
  • Total Pages: Chapter 16, 519-543
  • Publisher: D'Souza, F. and Kadish, K. M. Eds., World Science
• [Book] Supramolecular Effects on Photochemical and Photophysical Processes (2011)
  • Author(s): Kandori, H.; Eds. Ramamurthy, V.; Inoue, Y
  • Total Pages: 571-595
  • Publisher: Protein-Controlled Ultrafast Photoisomerization in Rhodopsin and Bacteriorhodopsin, John Wiley & Sons, Inc. Hoboken
• [Book] New Vistas in Endohedral Metallofullerenes, In "Handbook of Carbon Nano Materials",Vol.1 (2010)
  • Author(s): Yamada, M.; Akasaka, T.; Nagase, S
  • Total Pages: 145-184
  • Publisher: D'Souza & K. M. Kadish, Eds.; World Scientific
• [Book] Handbook of Porphyrin Science, Vol.1, Synthetic Strategies Toward Multiporphyrinic Architectures, Kadish, K. M.; Smith, K. M.; Guilard, R Eds (2010)
  • Author(s): Aratani, N.; Osuka, A
  • Total Pages: 1-132
  • Publisher: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., Singapore
• [Book] ヘテロ元素の特性を活かした新機能材料, 第19 章機能性オリゴチオフェンの開発と有機電界効果トランジスタ材料への応用 (2010)
  • Author(s): 中條善樹中條善樹監修(家裕隆,安蘇芳雄執筆)
  • Total Pages: 228-237
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 東大式現代科学用語ナビ, フラーレン (2009)
  • Author(s): 磯部寛之
  • Total Pages: 52-53
  • Publisher: 化学同人
• [Remarks] 領域研究の目的・領域研究の概要・各研究項目の説明・メンバー紹介・トピックス紹介・イベント情報の紹介・研究業績・受賞媒体掲載の紹介・ニュースレター
  • URL: http://www.pi-space.jp/
• [Remarks] シンポジウムの開催1.公開シンポジウム・第1回公開シンポ(東京、2009.1)・第2回公開シンポ(京都、2009.8)・第3回公開シンポ(岡崎、2010.3)・第4回公開シンポ(つくば、2010.7)・第5回公開シンポ(大阪、2011.3 中止)第6回公開シンポ(岡崎、2011.7)・第7回公開シンポ(松山、2012.3)・第8回公開シンポ(加賀、2012.7)・第9回公開シンポ(神戸、2013.3)2.国際シンポジウム・第1回国際シンポ(大阪、2009.12)・第2回国シンポ(京都、2010.11)・第3回国際シンポ(つくば、2011.11)・第4回国際シンポ(浜松、2012.11)
• [Remarks] 若手研究会の開催・第1回(仙台、2009.11)・第2回(つくば、2010.7)・第3回(岡崎、2011.7)・第4回(つくば、2011.11)
• [Remarks] 市民向け公開シンポジウムの開催ノーベル化学賞受賞・白川英樹先生特別講演会(2010.7)、参加者510 人
• [Remarks] ニュースレターの発行・第1号(全8頁、2009.3)・第2号(全8頁、2009.9)・第3号(全12頁、2010.3)・第4号(全12頁、2010.9)・第5号(全12頁、2011.3)・第6号(全8頁、2011.9)・第7号(全8頁、2012.3)・第8号(全8頁、2012.9)・第9号(全8頁、2013.3)
• [Remarks] 領域会議の開催1.総括班企画広報会議・第1回(東京、2009.1)・第2回(東京、2009.1)・第3回(京都、2009.8)・第4回(岡崎、2010.3)・第5回(つくば、2010.7)・第6回(京都、2010.12)・第7回(岡崎、2011.7)・第8回(つくば、2011.11)・第9回(松山、2012.3)・第10回(加賀、2012.7)・第11回(浜松、2012.11)・第12回(神戸、2013.3)2.総括班会議・第1回(東京、2009.1)・第2回(京都、2009.8)・第3回(大阪、2009.12)・第4回(岡崎、2010.3)・第5回(つくば、2010.7)・第6回(京都、2010.12)・第7回(岡崎、2011.7)・第8回(つくば、2011.11)・第9回(松山、2012.3)・第10回(加賀、2012.7)・第11回(浜松、2012.11)・第12回(神戸、2013.3)3.班会議・合同班会議・第1回(京都、2009.8)合同・第2回(京都、2009.8)・第3回(岡崎、2010.3)合同・第4回(つくば、2010.7)・第5回(京都、2010.12)合同・第6回(岡崎、2011.7)・第7回(つくば、2011.11)合同・第8回(松山、2012.3)合同・第9回(加賀、2012.7)合同・第10回(浜松、2012.11)合同・第11回(神戸、2013.3)合同
• [Patent(Industrial Property Rights)] 共役化合物、並びにこれを用いた有機薄膜及び有機薄膜素子 (2011)
  • Inventor(s): 家裕隆、西田和史、安蘇芳雄、上田将人
  • Industrial Property Rights Holder: 住友化学株式会社、国立大学法人大阪大学
  • Industrial Property Number: 特願、2011-033737
  • Filing Date: 2011-02-18