• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2017 Fiscal Year Research-status Report

大環状分子を基盤とした非平面構造ナノカーボン分子の合理的設計・合成

Research Project

Project/Area Number 17K05772
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

池本 晃喜  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (30735600)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords大環状分子 / ナノカーボン / 芳香族炭化水素 / ジオデシック / 湾曲
Outline of Annual Research Achievements

フラーレンやカーボンナノチューブの発見以降,非平面構造ナノカーボンはその造形美のみならず,特異な構造に由来する機能や物性を有することから大きな注目を集めている.しかしながら,一義的な構造を有する分子として,非平面構造ナノカーボンを合理的にボトムアップ合成することは未だに難しい.本研究では,ベンゼン環をメタ位で連結した大環状分子に着目することで,非平面構造ナノカーボン分子の合理的設計・合成を行うことを目的としている.主題となる研究項目としては,1. 合成と構造解析,2. 集積構造の解明,3. 分子包接と表面吸着となっている.
平成29年度は,ボウル状構造を有するナノカーボン分子,サドル状構造を有するナノカーボン分子の合成および構造解析に成功した.具体的な成果としては,1. 同一の合成戦略で,ボウル状構造及びサドル状構造という異なる非平面構造ナノカーボン分子を合理的に設計・合成できることを実証(論文投稿中),2. 合成したナノメートルサイズのナノカーボン分子がエントロピー駆動で自己集積することを解明,3. ボウル状構造ナノカーボン分子内へフラーレンがエントロピー駆動により包接されることを明らかにした(Org. Lett.誌に報告),ことが挙げられる.また当初計画にはなかったが,得られた興味深い特性として,4. これらの分子の中心骨格となる大環状分子が磁場に応答して有機EL発光の色調を変化させるという性質を明らかにするにも至っている(APL Mater.誌に報告).以上のように,非平面構造を有するナノカーボン分子の設計・合成に止まらず,合成した分子が有するナノメートルサイズの非平面構造に由来した性質や機能を明らかにするまでに至っている.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の計画では,研究初年度となる平成29年度は主題となる研究項目のうち,1. 合成と構造解析を達成するところまでを目標としていた.しかしながら,当初の計画以上に研究が進展しており,ボウル状及びサドル状という異なる非平面構造ナノカーボン分子の 1. 合成と構造解析を達成したのみならず,次年度以降に予定していた,2. 集積構造の解明,3. 分子包接と表面吸着の面でも成果を挙げ,論文として発表するに至っている.また,当初の計画にはなかった新しい非平面構造ナノカーボン分子群の設計・合成にも既に着手しており,当初の計画以上に研究が進展している.

Strategy for Future Research Activity

今後は,本研究で提案している「大環状分子を基盤とした非平面構造ナノカーボン分子の合理的設計・合成」が,ボウル状やサドル状構造に止まらず,様々な非平面構造ナノカーボン分子合成に適用可能であることを実証していく.同時に,本年度に得られた,ナノメートルサイズの湾曲構造がエントロピー駆動でゲスト分子を包接するという知見を活かして,機能性ゲスト分子の包接による特異的な物性の発現を目指す.

Causes of Carryover

当初は量子化学計算用のパソコンの購入を予定していたが,計画を変更し,当該年度はターゲット分子の合成ルート開拓に注力した.合成も小スケールで行なったため,試薬・物品費の購入額が当初予定よりも低く済むこととなったことも次年度使用額が生じた理由である.既に当該分子群に関しては合成ルートの開拓も完了したため,今後は応用に向けた大量合成や,さらなる新分子の設計・合成を行なっていく予定である.これらを行なっていくためには,大スケールで試薬・物品購入が必要となるため,次年度使用額をそれらに充てる予定である.

  • Research Products

    (9 results)

All 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Magneto-electroluminescence effects in the single-layer organic light-emitting devices with macrocyclic aromatic hydrocarbons2018

    • Author(s)
      Pham Song Toan, Ikemoto Koki, Suzuki, Kazuya, Izumi Tomoo, Taka Hideo, Kita Hiroshi, Sato Sota, Isobe Hiroyuki, Mizukami Shigemi
    • Journal Title

      APL Mater.

      Volume: 6 Pages: 026103

    • DOI

      10.1063/1.5021711

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] [n]Cyclo-3,6-phenanthrenylenes: Synthesis, Structure, and Fluorescence2017

    • Author(s)
      Tian Yi, Ikemoto Koki, Sato Sota, Isobe Hiroyuki
    • Journal Title

      Chem. Asian J.

      Volume: 12 Pages: 2093~2097

    • DOI

      10.1002/asia.201700563

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Entropy-Driven Ball-in-Bowl Assembly of Fullerene and Geodesic Phenylene Bowl2017

    • Author(s)
      Ikemoto Koki, Kobayashi Ryo, Sato Sota, Isobe Hiroyuki
    • Journal Title

      Org. Lett.

      Volume: 19 Pages: 2362~2365

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.7b00899

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 芳香環で「笊」を編む2017

    • Author(s)
      池本晃喜,佐藤宗太,磯部寛之
    • Journal Title

      月刊化学

      Volume: 72 Pages: 31~35

  • [Presentation] Synthesis and Molecular Recognition of Nanometer-sized Geodesic Phenylene Bowl2018

    • Author(s)
      Ikemoto, K.; Kobayashi, R.; Sato, S.; Isobe, H.
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] 大環状芳香族炭化水素を用いた高効率有機ELデバイスの開発2017

    • Author(s)
      泉倫生, 薛ジン, 池本晃喜, 高秀雄, 北弘志, 佐藤宗太, 磯部寛之
    • Organizer
      有機EL討論会 第24回例会
  • [Presentation] Aromatic Hydrocarbon Macrocycles for Highly Efficient Single-layer Organic Light-emitting Devices2017

    • Author(s)
      Ikemoto, K.; Xue, J.Y.; Izumi, T.; Yoshii, A.; Tian, Y.; Kobayashi, R.; Koretsune, T.; Akashi, R.; Arita, R.; Taka, H.; Kita, H.; Sato, S.; Isobe, H.
    • Organizer
      ISNA 2017 (17th International Symposium on Novel Aromatics)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ナノメートルサイズのジオデシックフェニレンボウルの合成と構造2017

    • Author(s)
      池本晃喜,小林良,佐藤宗太,磯部寛之
    • Organizer
      第28回基礎有機化学討論会
  • [Presentation] ナノメートルサイズのジオデシックフェニレンボウルの合成と構造2017

    • Author(s)
      池本晃喜
    • Organizer
      第4回π造形科学若手研究会

URL: 

Published: 2018-12-17  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi