2016 Fiscal Year Annual Research Report
Stimuli-responsive Open-shell Species of Heavy Group 14 Elements for the Energy Storage System
| Project Area | Stimuli-responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecules |
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| Project/Area Number |
24109006
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
関口 章 筑波大学, 数理物質系, 教授 (90143164)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 開殻系分子 / 感応性分子 / 高周期14族元素 / スピン / ラジカル / レドックス / X線結晶構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アセチレンやベンゼンの高周期元素類縁体は、炭素類縁体とは明らかに異なる反応性を示すことはよく知られている。これはケイ素、ゲルマニウム、スズなどの高周期元素からなる多重結合や高歪み分子では、本質的に電子を収容する軌道サイズやエネルギー準位が炭素の場合とは異なり、光や熱、電気などの外部刺激によって容易に分子構造や電子状態を変化させることができるからである。このような従来のπ共役系分子とは異なった特徴をもつ分子を、外部応答性の高い感応性化学種として積極的に活用することをコンセプトとし、実験的・理論的な検討を行った。その結果、高周期元素を含むπ結合の特徴は、小さなHOMO-LUMO エネルギーギャップや低い酸化・還元電位、長波長領域でのπ-π*遷移等であることを明らかにした。また、σ共役系の拡張や反転四面体角をもつ高歪み分子の構築、折れ曲がったケイ素三重結合化合物の合成に成功した。これらは炭素化合物とは明らかに異なる構造や性質を有しており、通常の有機化学の常識だけでは理解できない現象も多く発見した。またσ共役の発現が知られているポリシラン鎖によってラジカル中心を連結したビス（シリルラジカル）を合成し、スピン間相互作用の解明を行った。高周期典型元素をスピン中心に持つ酸化還元機能をもつ安定なラジカル化合物に関する応用研究では、安全かつ高出力の次世代蓄電デバイスの電極材料開発を重点的に検討した。その結果、有機高周期典型元素ラジカルや超原子価16族元素化合物、およびケイ素ポリマー材料を電極活物質に用いた応用研究において、新学術領域内で共同研究を進めたことで十分な成果を得た。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Isolation of Hypervalent Group-16 Radicals and Their Application in Organic-Radical Batteries.2016
Author(s)
Y. Imada, H. Nakano, K. Furukawa, R. Kishi, M. Nakano, H. Maruyama, M. Nakamoto, A. Sekiguchi, M. Ogawa, T. Ohta, Y. Yamamoto
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 138
Pages: 479-482
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] A Cationic Phosphapyramidane.2016
Author(s)
V. Ya. Lee, H. Sugasawa, O. A. Gapurenko, R. M. Minyaev, V. I. Minkin, H. Gornitzka, A. Sekiguchi
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Journal Title
Chem. Eur. J.
Volume: 22
Pages: 17585-17589
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] 頂点に13族元素を有するピラミダンの合成2017
Author(s)
菅澤悠, Lee Vladimir Ya., 関口章, Gapurenko Olga A., Minyaev Ruslan M., Minkin Vladimir I.
Organizer
日本化学会第97回春季年会
Place of Presentation
慶應義塾大学 日吉キャンパス, 神奈川県横浜市
Year and Date
2017-03-18 – 2017-03-18
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[Presentation] 13族元素を頂点に持つピラミダンの合成検討2016
Author(s)
菅澤悠, Vladimir Ya. Lee, 関口章, Olga A. Gapurenko, Ruslan M. Minyaev, Vladimir I. Minkin
Organizer
第43回有機典型元素化学討論会
Place of Presentation
仙台市民会館, 宮城県仙台市
Year and Date
2016-12-09 – 2016-12-09
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[Presentation] 低配位ケイ素化合物の創製と機能2016
Author(s)
関口 章
Organizer
新学術領域研究「感応性化学種が拓く新物質科学」 第5回公開シンポジウム （合同開催 新学術領域研究「元素ブロック高分子材料の創出《第8回公開シンポジウム》
Place of Presentation
東広島芸術文化ホール くらら, 広島県東広島市西条
Year and Date
2016-05-19 – 2016-05-19
Invited
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