Construction of nitrogen-containing nanocarbons with various dimensionality and development of their novel functions

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02725
• 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: Ehime University
• Principal Investigator: Takase Masayoshi 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 准教授 (90516121)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 含窒素ナノグラフェン / 芳香族性 / 反芳香族性 / キラリティー

Outline of Final Research Achievements

We have worked on the creation of nitrogen-containing nanocarbons based on pyrrole and their functional exploration, with the aim of pioneering the expression of shape and π-electronic functions compared to conventional hydrocarbon analogues based on benzene. By using pyrrole, a five-membered ring, we have newly synthesized a new group of materials that exhibit curved structures, reversible redox properties and isolation of highly oxidized species, expression of global aromatic and anti-aromatic properties based on cyclic conjugation, diradical properties, and chirality. Various spectroscopic measurements, single crystal structure analyses, and computational methods were used to identify the new compounds and elucidate their fundamental properties.

Free Research Field

構造有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

有機エレクトロニクス材料に見られるπ電子系化合物は、ベンゼンを基軸として構成され、多くの研究例がある。その結果、構造に起因する種々のπ電子機能が見出され、必然的に次世代エレクトロニクス材料としての展開が期待されている。しかし、特殊な構造（次元性）を有するナノカーボンに関する研究は、まさに端緒についたばかりで、更なる研究が必要とされていた。本研究により、物質供給のしやすさ（合成の容易性）を満たし、明確に反芳香族性や開殻性を示す含窒素ナノカーボンを構築することができた。有機エレクトロニクスとしての展開が期待される新たな材料候補を創出することができたと言える。