2019 Fiscal Year Research-status Report
ボラタイル多孔性結晶を用いた完全分子ふるい膜の創成
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19K15334
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
山岸 洋 筑波大学, 数理物質系, 助教 (40824678)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 多孔質結晶 / 分子結晶 / ホストゲスト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、分子性多孔質結晶の昇華・堆積に関わる基礎化学を明らかにし、「完全分子ふるい膜」創成への基本指針を確立することを目指している。本年度では、目的の薄膜の構成要素である有機分子の大量合成、誘導体の合成を行い、それらの結晶化挙動などを行った。周囲の媒質の極性に対して結晶多形が敏感に応答する挙動が徐々に明らかになってきており、より静置な結晶構造制御が可能となった。この挙動はホストゲストケミストリーとして興味深く、現在論文執筆中である。また、これら昇華を用いた薄膜合成実験に併せて、溶液プロセスでの薄膜化を試みた。通常の多孔質結晶は一度合成すると液体には溶解しないことを考えると、溶液プロセスが適応可能である点も分子性結晶の大きな利点と言える。有機半導体分野で利用されれている手法による薄膜化を現在検討中であり、予備的な知見を得ている最中である。また、種々の環境における多孔質結晶のホストゲスト能を探索する途中で、フォトクロミック現象を見出した。詳細な測定から光照射により安定なラジカル種が生成していることが明らかになっている。当初は予期していなかった結果ではあるが、基礎科学的に興味深いことから、現在、査読付き国際化学雑誌に投稿中である。また、分子ライブラリーを拡充する目的で新たな分子群を探索する中で、全く新しい骨格を有する分子性多孔質結晶を見出した。この結晶はドナー・アクセプター型の分子構造を有しており、空気中の湿度に応じて極めて鋭敏にその吸収色を変化させる（ハイドロクロミズ無）。この成果は、化学物質吸着・分離以外にも分子性多孔質結晶が利用可能であることを示す先進的な成果であり、現在、査読付き国際化学雑誌に投稿中である。また、類似の分子が極めて得意な結晶化挙動・発光挙動・レーザー発振挙動を示すことを見出している。この成果は現在査読付き学術誌に掲載が決まっている。
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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
本研究提案時の計画に則り、分子の合成・昇華実験が順調に進んでいる。また、新たな薄膜生成法として溶液プロセスを用いた薄膜生成においても肯定的な結果が得られている。最終目標である「結晶性多孔質薄膜」を得る上で利用できる手法が増えたことは、目標達成確立を飛躍的に上げるせいかと言える。分子合成においては、従来とは全く異なる骨格を有する新たな分子性多孔質結晶の合成にも成功した。分子性多孔質結晶の意図的設計が現在でも極めて困難であることを考慮すると、本発見の持つ基礎科学的な意義は大きい。また、多孔質結晶特有のホストゲストケミストリーを活かし、安定なラジカル種の合成が可能であることを偶然から見出した。当初は予期していなかった展開ではあるが、多様な分子の結晶化挙動を探求する中で、特異な光物性を発現する材料も見出している。以上の成果から、当初の計画以上に研究が進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定通り、昇華実験を積極的に進めていく。分子量のみならず分子のライブラリーも拡充されつつあり、最終目標である結晶性多孔質薄膜実現への目処が立ってきた。昇華のみならず、溶液プロセスが適応可能であることが判明した点も極めて好ましい。 当初は予定していなかった特性（フォトクロミック特性・ラジカル発生特性・レーザー発振特性）についても並行して研究を進め、分子性多孔質結晶の機能性をより一層開拓する予定である。
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Research Products
(30 results)
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[Journal Article] Single-crystalline Optical Microcavities from Luminescent Dendrimers2020
Author(s)
Iwai, K; Yamagishi, H.; Herzberger, C.; Sato, Y.; Tsuji, H.; Albrecht, K.; Yamamoto, K.; Sasaki, F.; Sato, H.; Asaithambi, A.; Lorke, A.; Yamamoto
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: -
Pages: -
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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