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2016 Fiscal Year Annual Research Report

バッキーボウルをモチーフとする湾曲π造形

Planned Research

Project Areapi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions
Project/Area Number 26102002
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

櫻井 英博  大阪大学, 工学研究科, 教授 (00262147)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 東林 修平  分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 助教 (30338264)
Project Period (FY) 2014-07-10 – 2019-03-31
Keywordsスマネン / おわん反転 / STM / カルボカチオン
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、フラーレン部分骨格であるおわん型π分子「バッキーボウル」の独特な特徴である、1)おわん構造に由来するカラム状積層構造を形成し、伝導特性等の物性を発現する(intrinsic-π)、おわん反転などの動的挙動により、π系の三次元構造や、双極子モーメントなどの物性のダイナミックな変化を誘起する(Dynamic-π)、3)フラーレンなどの同様なπ曲面との間に構造特異的な相互作用や超低摩擦特性が観測される(Elastic-π)などの現象を活用子、バッキーボウルの自在合成法の開発を通じて、湾曲π造形イノベーションを目指すものである。
今年度の特筆すべき成果として、第1に、A03班の木口らとの共同研究により、スマネンのおわん反転が金属表面上でも起こることを利用し、金表面に整列させてスマネンをSTM探針による物理刺激によってその反転挙動を制御し、かつ観測可能であることを明らかにした。これは湾曲したπ系の動的挙動(Dynamic-π)を利用し、分子レベルの大きさで0/1シグナルの発生が達成できる、すなわち理想的には超高容量メモリへ展開可能な現象を明らかにすることができた。
第2は、スマネンの3箇所のベンジル位の全てにカルボカチオンを発生させた、スマネントリカチオンの単離に成功した。カチオン種を高密度に発生させた化学種は、極めて高い電子受容能を有することが期待され、多くの用途への応用が期待さえているが、一般に不安定であり、発生そのものが困難である。今回、スマネンの構造上の特徴を利用し、トリカチオン種を極めて安定な形で単離することに成功した。さらに、まだ初期検討の段階ではあるが、このトリカチオンは極めて特殊な酸化還元活性を示すこともわかってきたので、今後この化合物のIntrinsicな性質を明らかにすることで、ユニークな有機触媒の開発等へ展開できると期待できる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画項目ごとに進捗の良し悪しはあるものの、概ね期待通りに研究は進行している。

Strategy for Future Research Activity

27年度に合成を達成したヘキサ置換スマネンに関する研究も、29年度には大きな成果を幾つか発表できる見込みとなっており、28年度に見出したポリカチオンの研究と合わせて、研究を検討していく予定である。なお、本領域の中間評価において、バッキーボウル以外の研究の可能性についての提案をいただいたが、本研究では、敢えて他のテーマを止めてまで5年間の限られた期間でバッキーボウルの持つ潜在的な機能を明らかにすると強い決意をもってスタートしているため、その初志は変えずに残りの2年間もバッキーボウルに集中して研究する。

  • Research Products

    (18 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Acknowledgement Compliant: 8 results,  Open Access: 3 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Central Drug Research Institute(India)

    • Country Name
      India
    • Counterpart Institution
      Central Drug Research Institute
  • [Int'l Joint Research] National Cheng-Kung University(Taiwan)

    • Country Name
      その他の国・地域
    • Counterpart Institution
      National Cheng-Kung University
  • [Int'l Joint Research] Mahidol University(Thailand)

    • Country Name
      Thailand
    • Counterpart Institution
      Mahidol University
  • [Journal Article] Synthesis of Triaryltriazasumanenes2017

    • Author(s)
      P. Kaewmati, Q. Tan, S. Higashibayashi, Y. Yakiyama, H. Sakurai,
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 46 Pages: 146-148

    • DOI

      10.1246/cl.160978

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Sumanene Derivatives Functionalized at the Internal Carbon2017

    • Author(s)
      N. Ngamsomprasert, J.-S. Dang, S. Higashibayashi, Y. Yakiyama, H. Sakurai
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 53 Pages: 697-700

    • DOI

      10.1039/C6CC08970D

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] lectronic and vibrational structures in the S0 and S1 states of coronene2017

    • Author(s)
      S. Kunishige, A. Kanaoka, T. Katori, M. Kawabata, M. Baba, T. Yamanaka, S. Higashibayashi, H. Sakurai,
    • Journal Title

      J. Chem. Phys.

      Volume: 146 Pages: 044309

    • DOI

      10.1063/1.4974336

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Two-way Correspondence Between Carbon Nanotubes and Caps: Development of a Numerical Algorithm and a Tool for Organic Cap Synthesis2017

    • Author(s)
      T. Sugai, H. Sakurai,
    • Journal Title

      Carbon

      Volume: 116 Pages: 678-685

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2017.02.038

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Sumanene-Based Aryne, “Sumanyne”2017

    • Author(s)
      N. Ngamsomprasert, Y. Yakiyama, H. Sakurai
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 46 Pages: 446-448

    • DOI

      10.1246/cl.161117

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Redox-Dependent Transformation of Hydrazinobuckybowl between Curved and Planar Geometries2016

    • Author(s)
      S. Higashibayashi, P. Pandit, R. Haruki, S. Adachi, R. Kumai
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 55 Pages: 10830-10834

    • DOI

      10.1002/anie.201605340

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Bowl Inversion and Electronic Switching of Buckybowls on Gold2016

    • Author(s)
      S. Fujii, M. Zlatdinov, S. Higashibayashi, H. Sakurai, M. Kiguchi,
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 138 Pages: 12142-12149

    • DOI

      10.1021/jacs.6b04741

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Synthesis of Hydroxysumanene and Substituent Effect of Hydroxy Group on Bowl Inversion Dynamics and Electronic Structure2016

    • Author(s)
      N. Ngamsomprasert, G. Panda, S. Higashibayashi, H. Sakurai
    • Journal Title

      J. Org. Chem.

      Volume: 81 Pages: 11978-11981

    • DOI

      10.1021/acs.joc.6b02046

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Synthesis of Nitrogen-doped Curved Aromatic Molecules2017

    • Author(s)
      Hidehiro Sakurai
    • Organizer
      PACCON 2017
    • Place of Presentation
      Bangkok, Thailand
    • Year and Date
      2017-02-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Substituted Sumanenes at the Internal Carbon: An Example of pi-Figuration2016

    • Author(s)
      Hidehiro Sakurai
    • Organizer
      12th IUPAC International Symposium on Novel Materials and their Synthesi
    • Place of Presentation
      Changsha, China
    • Year and Date
      2016-10-15
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Substitution at the Intenal Carbon of Sumanene: An Example of pi-Figuration2016

    • Author(s)
      Hidehiro Sakurai
    • Organizer
      CURO-pi II
    • Place of Presentation
      Eugene, Oregon, USA
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ヒドラジノバッキーボウルの合成と構造変化2016

    • Author(s)
      東林修平, Palash Pandit, 春木理恵, 足立伸一, 熊井玲児
    • Organizer
      第27回基礎有機化学討論会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場、広島
    • Year and Date
      2016-09-01 – 2016-09-03
  • [Presentation] Substituted Sumanenes at the Internal Carbon2016

    • Author(s)
      Hidehiro Sakurai
    • Organizer
      PERCH-CIC Comgress IX
    • Place of Presentation
      Pattaya, Thailand
    • Year and Date
      2016-06-27
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ヒドラジノバッキーボウルの合成と性質2016

    • Author(s)
      東林修平, Palash Pandit, 春木理恵, 足立伸一, 熊井玲児
    • Organizer
      第109回有機合成シンポジウム2016
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス、東京
    • Year and Date
      2016-06-08 – 2016-06-09
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~sakurai-lab/

URL: 

Published: 2018-01-16   Modified: 2022-02-16  

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