2013 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Molecular Architectonics: Orchestration of Single Molecules for Novel Function |
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| Project/Area Number |
25110003
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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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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
宇野 英満 愛媛大学, 理工学研究科, 教授 (20168735)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中江 隆博 愛媛大学, 理工学研究科, 助教 (20505995)
奥島 鉄雄 愛媛大学, 理工学研究科, 准教授 (60359924)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 高共役化合物 / 分子ドット / ナノグラフェン / ポルフィリノイド / ボロンジピロメテン |
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| Research Abstract |
研究の目標達成のために、具体的な高共役π電子系化合物を設定し、ペリ環状反応を用いる前駆体変換法を駆使して合成をおこなった。高共役役π電子系化合物前駆体の物性として、結晶構造解析と熱及び光分解を検討した。高共役化合物のTD-DFT 解析により電子遷移による吸収と電子状態の関係を明らかにした。また、領域内共同研究として高共役分子のSTM観測および磁性STM観測を開始した。具体的には以下の課題に掲げる化合物群の検討を行った。
課題① 共役拡張ポルフィリン類の単分子物性測定に向けて：前駆体法により、L 型及びI 型ベンゼン連結ポルフィリン３量体、共役拡張オクタピロール、ヘキサピロール、共役拡張ヘキサアザコロネンおよび大環状シクロアリーレンの合成に成功した。これらの分子は近赤外に強大な吸収を持つており、長軸が2-4nm程度の非常にπスタックしやすい分子であるため、NMR等の溶液状態での解析が困難であった。現在、領域内共同研究としてSTMでの同定を試みるとともに熱変換過程の観測を試みる。
課題② 共役拡張BODIPY類の単分子物性の検討：近赤外特異的色素として共役拡張bisBODIPYを開発した。この色素において、電極との接合をするための官能基導入に着手した。
課題③ ナノグラフェンの合成と単分子物性の検討:金触媒を用いるアセチニル置換ポリフェニレン類の反応により、選択的にイセン型縮合炭化水素が生成することを見出した。本手法を用いてヘリセン類の合成にも成功した。現在これらの化合物の終端に電極との接合部位を導入することを検討している。これら化合物の導電性の計測をMCBJ法で領域内共同研究として行う。
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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
初年度は、目的の化合物の合成だけでなく領域内共同研究を始めることができた。中でも大環状シクロアリーレンの合成は、構成小分子の結合角が120度と180度であることを利用する方法であり、まさに分子アーキテクトニクスといえる。この分子についてはSTM観測を行っている。現在までに最良のSTM条件を得ることはできていないが今年度の成果を期待している。
共役拡張BODIPY類については、近赤外物性に関する特許申請を行うことができた。さらに電極とのアンカー部位導入のために開発した置換基導入法を応用することで、この色素を生体用蛍光プローブや細胞アポトーシス誘導色素として用いることが可能となった。
ナノグラフェン類に関しては、アズレンを組み込んだ多環芳香族化合物において、結晶状態での温度による相変化が観測された。また、この分子では結晶状態では平面でπスタックしているにもかかわらず通常の溶媒に溶けやすいことから、溶液中では捩れた構造をとっているものと予想している。この分子の電極上でのモルホロジーの観察を行うことになっており、結果に興味が持たれる。また、領域内の別のグループで地場中で単分子導電性を観測する試みが行われており、光学活性なヘリセン分子の導電性に差異が見られるかは非常に興味深い。
申請者のグループが合成する分子については、計測を専門とする領域内の他のグループが非常に大きな興味を示しており、今後共同研究を進展させたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究分担者の中江隆博助教が今年度から京都大学エネルギー理工学研究所に移動となった。このため、合成研究に関して分子アーキテクトの採用しているテレビ会議システムを用いて連絡を緊密にとることになっている。本プロジェクト推進には、領域内共同研究が欠かせないが、中江氏が京都大学に移動したことで、領域内研究者が多く所属している大阪大学と近くなったことで共同研究のしやすさが大きく向上した。この移動をチャンスととらえてプロジェクトを推進してゆく。
昨年度後半より研究員（修士）を雇用し、原料の合成とともに、合成反応の探索を担ってもらった。これによりグループ全体の研究進度が大きく向上した。今年度は、同じ研究員を年度当初から雇用してプロジェクトの進展を図る。
分離精製装置の老朽化に伴い、当該設備更新を早急にはかる必要があるが、研究員の雇用を優先したため今年度の更新は見送った。今年度は、最小の修理で対応する。
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[Journal Article] η5-Cyclopentadienyliron(II)-[14]Triphyrin(2.1.1) Sandwich Compounds: Synthesis, Characterization, and Stable Redox Interconversion2013
Author(s)
Z. Xue, D. Kuzuhara, S. Ikeda, Y. Sakakibara, K. Ohkubo, N. Aratani, T. Okujima, H. Uno, S. Fukuzumi, H. Yamada
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 52
Pages: 7306-7309
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Solution-processed anthradithiophene–PCBM p–n junction photovoltaic cells fabricated by using the photoprecursor method2013
Author(s)
H. Yamada, Y. Yamaguchi, R. Katoh, T. Motoyama, T. Aotake, D. Kuzuhara, M. Suzuki, T. Okujima, H. Uno, N. Aratani, and K. Nakayama
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Journal Title
Chem. Commun.
Volume: 49
Pages: 11638-11640
DOI
Peer Reviewed
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