2021 Fiscal Year Research-status Report
らせん構造を有するナノグラフェンおよびグラフェンナノソレノイドの合成と物性評価
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19K24686
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| Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University |
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Principal Investigator |
成田 明光 沖縄科学技術大学院大学, 有機・炭素ナノ材料ユニット, 准教授 (30870133)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ナノカーボン / 多環芳香族炭化水素 / ナノグラフェン / ヘリセン / らせん構造 / 脱水素環化反応 / キラリティ / 誘導放出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、π拡張ヘリセンをはじめとするらせん構造を有するナノグラフェンの多段階合成と物性評価を推進し、複数の新奇構造の単離、構造決定に成功した。例えば、ジグザグエッジを導入したπ拡張ヘリセンは近赤外領域に吸収および発光を示し、国際共同研究による超高速過渡吸収分光測定から比較的長寿命の誘導放出も見出された。誘導放出はジグザグエッジを有する平面状のナノグラフェンにおいても報告されているが、分子間相互作用によると考えられる消光が観察されていた。らせん構造の導入により分子間相互作用が抑制され、レーザー等への応用に繋がると期待される。キラルカラムを用いた高速液体クロマトグラフィー（HPLC）により光学分割にも成功し、キロプティカル特性の評価を進めている。さらに、適切に設計したオリゴアリーレン前駆体の脱水素環化反応により、大型のらせん構造を有するナノグラフェンも得られている。HPLCの詳細な条件検討により副生物の構造異性体も併せて分離精製が可能となり、Ｘ線結晶構造解析による構造決定に成功した。一方で、らせん状ナノグラフェンやグラフェンナノソレノイドの前駆体への拡張を志向してベンゾ[rst]ペンタフェンの二量体やオリゴマーの合成検討を行ったところ、5,5′-ビベンゾ[rst]ペンタフェンが軸不斉による光学活性に加えて対称性の破れを伴う分子内電荷移動を示すことが明らかとなり、特異な光学物性を有する新規ナノカーボン分子群の開拓へも繋がった。
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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
複数の新奇π拡張ヘリセンやその他のらせん構造を有するナノグラフェンの合成に成功しており、Ｘ線結晶構造解析による構造決定や各種分光分析による物性評価も進んでいる。グラフェンナノソレノイドの合成へ向けた前駆体の合成検討も進んでおり、本研究に従事する外国人博士研究員の入国が遅れたことによる影響はあるものの、総合的にはおおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られた知見に基づいて新奇らせん状ナノグラフェンやグラフェンナノソレノイドの設計とさらなる合成検討を進めていく。得られた化合物は国内外の研究者との共同研究により詳細な物性評価を行い、レーザーやバイオイメージング等への応用も検討していく。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症に関する水際対策の影響で、本研究に従事する外国人博士研究員の入国と着任が大幅に遅れ、また計画していた海外研究協力者の研究室への訪問が延期となるとともに、学会等も全てオンラインでの参加となったため。次年度に追加で博士研究員を雇用するとともに、水際対策の緩和に合わせて海外研究協力者との交流を強化し、共同研究を加速する。
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