Creation of Multifunctional Molecular Assembly from Macrocyclic Conjugated Systems

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K05839
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Functional solid state chemistry
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: Iyoda Masahiko 東京都立大学, 理学研究科, 客員教授 (50115995)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大谷 裕之 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (30213763)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 巨大有機環状共役系 / 超分子ナノ集積体 / ナノ構造 / スイッチ・デバイス機能 / モルフォロジー / πダイマー / 芳香族性 / 電磁誘導

Outline of Final Research Achievements

We succeeded in the construction of supramolecular nanoaggregates prepared from giant macrocyclic organic π-electron systems. We first synthesized various macrocyclic π-electron systems composed of thienylene-ethynylene and thienylene-vinylene units by using the McMurry coupling reaction. These macrocyclic π-electron systems exhibit polymorphism based on nanophase separation between a large inner domain and an outer area. As a result, macrocycles produced nanoaggregates bearing functional properties such as molecular switch and device with light, heat, and organic vapor drive. Furthermore, radical salts derived from macrocycles produced a large 3-dimensional π-dimer with aromatic 70π-electrons. This π-dimer showed a large ring-current effect in a magnetic field by virtue of electromagnetic induction.

Free Research Field

構造・物性有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本申請研究では、巨大有機環状共役系が作る超分子ナノ構造を解明し、さらにそのスイッチ・デバイス機能ならびに磁場中での分子磁石としての挙動を明らかにした。これらの新規知見の学術的意義は非常に大きいと考えている。通常の有機環状共役系が作るナノ構造の研究は、構造化学的なアプローチが主であるが、本研究ではそのナノ構造の持つ機能の発現まで踏み込んだ研究を展開したので、幅広い分野の研究者の学術的好奇心を満たす内容であったと自負している。