2015 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | pi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions |
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26102009
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
竹内 正之 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (70264083)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉安 和憲 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (80469759)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 共役系高分子 / 多次元集積化 / 立体規則性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の２本の柱である、[1] 徹底的にπ造形された特異構造π共役系高分子の開発、および[2] 機能性分子・高分子の集合過程の制御について以下の進捗があった。
[1] π共役系高分子を誘電体で被覆することによって、そのドープ状態を安定化できることがわかった。これまで、π共役系高分子の精密分子設計に関して、共役系の平面性や高分子鎖間相互作用が重要であることが知られているが、本研究は、π共役系まわりの誘電率という新しい設計パラメータがあることを実証した（A03班 関グループ、杉本グループとの共同研究）。
[2] 機能性分子・高分子の集合過程を速度論的に制御する方法論の開拓を行った。準安定状態を経由する分子集合プロセスを利用することによって、１次元および２次元の分子集合体を作り分けることができた。これらが、集合形態の違いを反映して、異なる電気導電度を有していることを明らかにした（A03班 関グループとの共同研究）。
また、新しく可動部位を有するπ共役系分子を合成した。π共役系分子としてナフタレンジイミドを、回転可動部位としてフェロセンを用い、連結した。示差熱分析、偏光顕微鏡観察、X線構造解析などによって、その相転移挙動や分子レベルでの構造変化について詳細に解析を行った。この分子は、バルク状態において多数の相転移挙動を示すことを見いだした（A02班 福島グループとの共同研究）。同様のコンセプトで設計した分子が良好なｎ型の半導体特性を示すことを明らかにした（A03班 関グループとの共同研究）。
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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
π共役系高分子を誘電体で被覆することによって、そのドープ状態を安定化できることがわかった。この分子設計は、エレクトロクロミック素子やポーラロン強磁性体などを設計する上で有用であり、今後の研究展開において重要な発見となった。
また、速度論的な分子集合プロセスの制御に関して、予想外の発見があった。同一分子から１次元集合体と２次元集合体を速度論的に作り分ける方法はこれまでに報告されておらず、Dynamic-πの観点から非常に興味深い現象である。今後、この現象のメカニズムを詳細に探求し、新現象を新機能の発現へとつなげる。
さらに、可動部位を有するπ共役系分子を用いて、バルク物性を制御するという新しい研究展開を図った。これについては領域内共同研究も順調に開始されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の２本の柱である、[1] 徹底的にπ造形された特異構造π共役系高分子の開発、および[2] 機能性分子・高分子の集合過程の制御について以下の推進方策を立てている。
[1]本研究については、我々の先行研究を礎として、領域内で多くの共同研究を展開できている。２８年度は、このまま共同研究やアプリケーションのフェーズへと軸足を移す。２８年度に得られた結果をフィードバックすることによって、分子設計のエッセンスを凝縮し、π造形ならではの「究極の」特異構造π共役系高分子を合成する。
[2]速度論的な分子集合挙動は、世界的に大きな注目を集めている。したがって、本領域内外の共同研究を活かして、世界をリードするような研究展開をしなければならない。しかしながら現状では、非平衡系の分子システムの挙動を予測することが非常に難しい。したがって、数多くの分子を合成し、分子構造と分子集合挙動の相関を詳細に明らかにすることが必要となる。２８年度は分子合成に取り組む。
また、新しい研究展開である、可動部位を有するπ共役系分子については、領域内共同研究を行いながら、そのコンセプトの確立を目指す。
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| Remarks |
グループwebsiteにて、本研究課題の成果をアナウンス
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[Presentation] Living Supramolecular Polymerization2015
Author(s)
K. Sugiyasu, T. Fukui, S. Ogi, M. Takeuchi
Organizer
The 1st International Symposium on π-System Figuration
Place of Presentation
Osaka University Nakanoshima Center
Year and Date
2015-04-30 – 2015-04-30
Int'l Joint Research / Invited
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