Elucidation of Electronic Structures and Physical Properties of m-Quinodimethane-Based Open-Shell Molecules

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02723
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 33010:Structural organic chemistry and physical organic chemistry-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Shimizu Akihiro 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (30584263)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ラジカル / ジラジカル / 基底三重項 / ケクレ炭化水素 / 非ケクレ炭化水素 / キノジメタン

Outline of Final Research Achievements

We have studied m-quinodimethane-based diradicals considering that their spin multiplicities could be changed by controlling the interaction of unpaired electrons and succeeded in the synthesis and isolation of triplet polycyclic diradicals, including a triangulene derivative which is a Kekule hydrocarbon, nitrogen-doped triangulene cation, and a bisdibenzo[3,4:5,6]cyclohepta[1,2-a:2,1-d]benzene derivative which is a Kekule hydrocarbon. These studies are the first examples of triplet polycyclic hydrocarbons isolated as crystals and NIR-emissive triplet diradical.

Free Research Field

構造有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで基底三重項の縮合多環ジラジカルは不安定であるとされてきたが、本研究ではその常識を打ち破り、様々な基底三重項のジラジカルが単離可能であり、空気中で取り扱えるほど安定なジラジカルも存在することを明らかにした。不対電子間に働く強磁性的相互作用は非常に大きく、室温でも不対電子の向きが揃っており、また、優れた光学的および電気化学的性質を示すことを明らかにしており、今後の機能性磁性材料への応用の可能性を示す研究であると考えている。