2020 Fiscal Year Annual Research Report
Sumanene Science 2.0: from Basic Chemistry to Material Sciences
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19H00912
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
櫻井 英博 大阪大学, 工学研究科, 教授 (00262147)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
燒山 佑美 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60636819)
福島 孝典 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (70281970)
中野 雅由 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (80252568)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | スマネン / ソフトマテリアル / 錯体高分子 / 一重項励起子分裂系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、フラーレンの部分構造に相当する、お椀型湾曲芳香族化合物「スマネン」をモチーフとして、そのユニークな性質、および集合体構造の特徴を生かし、真に日本独自のマテリアルとして成長させるための発展研究を行う。４つのテーマに対して、それぞれ簡潔に成果を記す。
①新たな一重項励起子分裂系分子の設計については、湾曲構造に由来するパイ曲面の分極構造、並びに結晶中での積層構造が、一重項励起子分裂に極めて有効であるという結果について、アセン縮環系に関しては論文として発表することができた。その実在系の合成についても単量体については合成を完了した。もう一つのモデル分子であるスマネンキノイド系については合成、理論の両面で検討を始めているところである。
②スマネンをメソゲンとする液晶分子のうち、ヘキサカルボン酸エステルの「柔らかい」ヘキサゴナルカラムナー相を理解するための検討を進めると同時に、他の液晶分子の合成を進めた。
③スマネンユニットがセシウムカチオンを特異的に認識することを利用し、フェロセンと組み合わせたセシウムカチオン選択性電極のプローブや、高感度セシウムイオンセンサー蛍光分子の開発に成功した。また、トリアザスマネンの合成中間体であるカップ型トリアミド誘導体が、揮発性香料のエナンチオ選択的吸収材として機能し、ガスクロマトグラフィー担体としての応用が期待されることも見出した。
④スマネンベンジル位の酸素化物について、これまで知られていなかったジオキソ体の合成に成功した。この化合物からは①で検討している一重項励起子分裂系に有効なスマネンキノイド誘導体が数多く合成できると期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初設定していた４つの研究テーマについて、それぞれの進捗状況には多少差があるものの、いずれにおいても研究は進んでいる。
①の一重項励起子分裂系についてもは、当初の予定通り、アセン縮環系に関して論文を発表することができた。実際に問い合わせがきていることからも、インパクトを与える結果であると思われる。
②の液晶については、分子の合成は完了し、現在各種測定を鋭意進めているところであるが、新型コロナウイルスの影響で、大型放射光施設での測定が半年間キャンセルされたことで、若干予定が遅れているところである。その代わり、合成実験を進めることで、誘導体合成については予定以上に進捗している。
②の超分子系については、海外の研究機関との共同研究が予想以上の進展をみせ、３報の関連論文を報告するなど、極めて順調に進行している。
④の合成については、スマネンの大量合成法の開発は、担当学生が不在となったため、現在一時的に中断しているが、そのほかの合成手法開発でいくつか大きな進展が見られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
概ね当初の予定に従った研究が進行しているので、2021年度においても大きな柱の４つのテーマに変更はない。
①一重項励起子分裂系については、１報目の理論論文に対応した実在系の分子の合成およびその測定を最優先し、少なくとも最初の１報は発表するとともに、モデル系となる２量体分子の合成および測定を行う。また、スマネンキノイド系についても理論と実験の両面で本格的に検討を開始する。
②スマネンソフトマテリアルについては、ヘキサカルボン酸エステルが示す特異な柔軟ヘキサゴナルカラムナー相の理由について結論づけ、論文化することを最大の目標とする。同時に他の液晶系の検討を開始する。
③錯体高分子については、孤立空孔を有するMOF系の合成と活性分子の取り込みを中心課題とする。またセシウムイオン特異的錯形成を利用した研究についても引き続き応用研究を行う。
④の合成についてはスマネン合成の最終段階の酸化反応の改良、およびスマネンベンジル位酸化反応について特に注力して検討する
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Research Products
(22 results)
