2020 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of mixed-valance molecular devices based on switching charge configurations
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18K04890
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
田原 圭志朗 兵庫県立大学, 物質理学研究科, 助教 (50622297)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 混合原子価 / 非イノセント配位子 / カテコール / フェロセン / 原子価間電荷移動 / 外部刺激応答性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終度も、前年度と同じ方針（従来のレドックス活性部品を2核化し、さらに外部刺激応答性部位を導入し、新たなハーフセルを設計する分子設計指針）を継続し、ハーフセルの構造探索および合成を行った。フェロセンを部品に選択し、これを共有結合で2核化してビフェロセンを得た。さらに、ルイス酸としてかさ高いホウ素置換基を共有結合で導入した。これにより、ゲストアニオンへの応答性を付与できる。得られたビフェロセン誘導体を混合原子価状態に変換し、UV-vis-NIR測定により、フェロセン間の原子価間電荷移動遷移に起因する近赤外吸収特性を評価した。ゲストアニオンによって、吸収極大は長波長側にシフトし、吸光度は減少した。DFT計算により、結合したゲストアニオンとビフェロセン上の正電荷が静電的に相互作用し、正電荷が局在化するのをモデル化した。また、ゲストアニオンの種類を変える実験を行い、よりハードなルイス塩基が正電荷を局在化することを見出した。
研究期間全体を通じて、混合原子価化合物を分子デバイスとして応用するために、候補化合物の合成化学的な探索を行った。特に、混合原子価化合物の電荷分布を制御するため、分子性の混合原子価化合物をハーフセルと見立てて、外部刺激応答部位を導入する検討を行った。光照射による電荷分離やゲストイオンの結合といった電荷が絡む物理化学現象を連動させる事で、トリアリールアミンやビフェロセン上の電荷分布を片方に偏らせることを達成した。分子デバイスにおいて、分子の電荷分布を位置情報として利用し、情報を書き換えるための基礎的な知見を得ることが出来た。
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