2016 Fiscal Year Annual Research Report
Hierarchal Control of Carbon Cluster Organization and Their Function
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15H05754
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中村 栄一 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任教授 (00134809)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野入 英世 東京大学, 医学部附属病院, 特任研究員 (00301820)
原野 幸治 東京大学, 総括プロジェクト機構, 特任准教授 (70451515)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 合成化学 / 物理有機化学 / 自己組織化 / フラーレン / π共役分子 / 芳香族化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
炭素豊富共役分子の一，二，三次元集積化と，その機能に関する基礎研究を行い，その結果，有機固体レーザー，塗布型太陽電池開発，医薬製剤新手法開発を念頭に置いた研究へと展開した．以下主たる研究成果について記す．（１）フラーレン両親媒性分子の特異な界面挙動と機能：フラーレンは通常の有機分子では実現不可能な１ナノもの大きさを持つ完全剛直な疎水性分子である．研究代表者は，円錐の中にアニオン部分を持つ両親媒性分子が水中で集合してフラーレンベシクルを形成することを2001年に報告したが，今回，側鎖にイオン性部位を持つ円錐状と棒状フラーレン両親媒性分子の水中での集合挙動に関して，構造活性相関を検討した．その結果，イオン性水溶性基を持つ分子は空気-水，有機溶媒-水の界面活性を全く示さない代わりに極めて低濃度でミセルを形成し，構造を少し変えるとすべての分子がミセルないしヘミミセルに集合することが分かった．その高い固体親和力を活かして，カーボンナノチューブや磁性ナノ粒子を水に高効率で可溶化することに成功した．（２）三次元共役を持つ正孔輸送材料の開発：炭素架橋オリゴパラフェニレンビニレン誘導体が3Dホモ共役により安定なラジカルカチオン種を生成し，ペロブスカイト太陽電池における正孔輸送材料として有用であることを発見した．本材料を用いた素子は既存材料に比肩する効率と大気安定性を示した．（３）活性炭素クラスター化合物の新規合成法：鉄触媒を用いた炭素－水素－活性化による芳香環の新規構築法も開発し，新規材料の創製に活用している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
低分子として初めてとなる「界面活性をもたないミセル化剤」を発見するなど，独自開発したπ共役化合物群の予期しない機能が見いだされている．また有機無機複合デバイスの高効率化の展開など，分野横断型の研究も当初の予想を超えて発展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までの研究により有機フォトニクス，エレクトロニクスの発展に資する炭素クラスター集積体の科学が新たに展開した．平成30年度以降はこの方向を伸ばすべく，平面共役系集積体のデバイス機能を中心に研究を展開する．
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