2019 Fiscal Year Annual Research Report
Precise synthesis and structural control of novel fused pi-conjugated polymers
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18H02019
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
伊藤 英人 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (70706704)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | グラフェンナノリボン / 縮環π拡張重合 / リビング重合 / ナノグラフェン / 多環芳香族化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度まで、申請者はパラジウム塩、銀塩、オルトクロラニル存在下、 フェナントレンを開始剤、ベンゾナフトシロール誘導体をモノマーとしたリビングAPEX重合の開発に成功している。本重合によって合成されたfjord型グラフェンナノリボン（GNR）は多分散度1.24程度と世界で初めてとなる長さ、幅、エッジ構造を制御したGNR合成法となった。また、塩化鉄(III)によって構造の精密さを保ったままarmchair型GNRの合成に成功し、論文投稿も行もおこなった。
本年度は、課題としてた本リビングAPEX重合の欠点のうち「分散度が1.2程度」、「幅と構造の多様化(未実施)」などの問題の解決を目指し、ベンゾナフトシロールモノマーや開始剤の多様化を行なった。その結果、ジフェニルアセチレンを開始剤として用いることで、fjord型GNRの合成を多分散度最小 1.03にて達成し、リビングAPEX重合をより精密なGNR合成法へ最適化することに成功した。これらの結果は前年度論文として投稿を行った後の査読後の幾度かの修正時に追加データとして加えて、最終的に2019年6月に「Living annulative π-extension polymerization for graphene nanoribbon synthesis」というタイトルで、Nature本誌に掲載される運びとなった。
また、幅の異なるベンゾナフトシロールモノマーを新たに設計し、N = 8, 10型のより幅の広いfjord型GNRやarmchair型GNRを達成するとともに、ブロック共重合型GNRやGNRヘテロジャンクションの合成も達成した。 これらはリビング性をもった重合でしか作り出せない構造であり、GNRにおけるバンドギャップ調整や各種電子物性の調整のために待望であった構造体であり、その大きな合成的意義が見込まれる。
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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
開発・確立したリビングAPEX重合は、直接アリール化重合であり、ラダー重合であり、リビング重合である、全く新しい重合法であり、グラフェンナノリボンの画期的精密合成法である。2018年度と2019年度の研究によって、本重合法の確立と、当初の目的であったグラフェンナノリボンとはじめとする縮環π共役高分子の精密合成が可能となり、高分子化学や有機合成化学、有機金属化学、ナノカーボン科学といった広い分野に学術的な大きなインパクトを与えた。以上より、本研究の目的の大部分を達成できたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は幅、長さ、構造の多様化を引き続き行っていくとともに、特にAPEX重合でしか合成できない構造体に焦点をあてて合成を進める。また合成したGNRや関連縮環π共役高分子の性質や機能の解明にも取り組む。特に、バンドギャップや酸化還元能、自己組織化能などにおいて、他の有機分子や高分子で見られない機能や他のGNRの構造ではみられない現象などの解明にも取り組む予定である。また、ポリヘリセンなどよりチャレンジングな共役高分子の合成の合成をめざし、まずはオリゴマー合成に注目して精密合成法の確立を行う予定である。
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