2022 Fiscal Year Research-status Report
高速フォトクロミズムを利用した光生成らせん型ビラジカルの磁場依存性に関する研究
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22K14659
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
武藤 克也 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 講師 (10760605)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | フォトクロミズム / ビラジカル / キラル / ヘリセン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機ビラジカルは、化学結合の形成や自然界における地磁気の認識に関わっているだけでなく、分子磁性材料を開発する上でも重要である。近年、磁場の向きとキラリティに依存してスピンの選択性を生み出す例として、らせんキラリティが注目されている。しかし、らせん型有機ビラジカルの電子スピン状態については詳細な報告例が無く、適切な分子設計指針は得られていない。本申請研究では、光照射によって可逆的にビラジカルを生成するフォトクロミック架橋型イミダゾール二量体に、らせん構造に由来するキラリティを持つヘリセンを架橋基として導入することで、光スイッチング機能を有するキラル有機ビラジカルの創生を目的とする。
実際に設計・合成した「ヘリセン架橋型イミダゾール二量体（helicene-ImD）」は、光学分割によりヘリセンのらせん方向に由来する光学異性体を単離することができた。各々の光学異性体に紫外光を照射するとC-N結合が解離し過渡種であるビラジカルが生成した。ビラジカルの生成はESR測定により確認された。また、ナノ秒レーザーフラッシュフォトリシスを用いた過渡吸収スペクトル測定より、ビラジカルは波長500 nmと800 nmに極大吸収を示し、吸光度時間減衰曲線よりビラジカルの半減期は298 Kにおいて29 msと求められた。これらより、ヘリセン架橋型イミダゾール二量体は高速フォトクロミズムを示すことを明らかにし、高速フォトクロミズムを用いたキラル磁性スイッチの足掛かりとなる分子設計指針を確立することが出来た。
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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
本研究で目的とする「ヘリセン架橋型イミダゾール二量体（helicene-ImD）」を実際に合成し、ナノ秒レーザーフラッシュフォトリシスを用いた過渡吸収スペクトル測定より、高速フォトクロミック特性を明らかにすることが出来た。また、光照射により生成するビラジカルの存在をESR測定から確認した。これらより、ヘリセン架橋型イミダゾール二量体は高速フォトクロミズムを示すことを明らかにし、高速フォトクロミズムを用いたキラル磁性スイッチの足掛かりとなる分子設計指針を確立することができたといえ、順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
[7]ヘリセンや[9]ヘリセン骨格により架橋されたイミダゾール二量体を設計、合成し、架橋基であるヘリセンのらせん構造と高速フォトクロミック特性の相関関係を明らかにする。また、ヘリセン架橋型イミダゾール二量体のエナンチオマーに対して、高速フォトクロミック特性や、ビラジカルの交換相互作用の磁場依存性を検討する。
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| Causes of Carryover |
液体ヘリウム購入費を計上していたが、液体ヘリウムの国内供給量が大幅に減少し入手できなかったため、次年度使用額が生じた。
今年度では、合成に必要な試薬などの消耗品費として使用を計画している。
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