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ケイ素-ケイ素結合の特性を利用した外部応答性ソフトクリスタルの開発

Planned Research

Project AreaSoft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering
Project/Area Number 17H06369
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

山野井 慶徳  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20342636)

Project Period (FY) 2017-06-30 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥39,650,000 (Direct Cost: ¥30,500,000、Indirect Cost: ¥9,150,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2018: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2017: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
Keywordsジシラン / 発光 / SHG / 結晶構造 / 外部刺激 / 相転移 / サーモサリエント現象 / ケイ素 / 外部刺激応答性 / サーモサリエント / 蛍光
Outline of Annual Research Achievements

2量体、3量体、4量体のジシラン架橋マクロサイクル順に構造柔軟性が向上し、弱い外部刺激にてコンフォメーションが容易に変化すると予想される。本年度は芳香環部位をベンゼン環とした3量体、4量体のマクロサイクルについて合成とその結晶の外部刺激による相転移挙動を検討した。1,1,2,2-テトラメチル-1,2-ビス(4-(1,1,2,2-テトラメチルジシラニル)フェニル)ジシランを出発原料とし、芳香族ヨウ化物とのカップリング反応にて3量体、4量体のマクロサイクルを純粋な形で単離した。
まずは3量体の方はメタノールから再結晶すると単結晶が得られた。この結晶は近紫外領域で固体蛍光特性を示すものの(波長: 362 nm, 効率: 0.26)、柔軟性に欠け外部刺激による結晶の構造変化は起こらなかった。
次に4量体の方は、メタノール-塩化メチレンから再結晶をするとねじれ型結晶、トルエンから再結晶をするといす型結晶が得られた。これらの結晶も近紫外領域で固体蛍光特性を示した(いす型、波長: 372 nm, 効率: 0.42、ねじれ型、波長: 372 nm, 効率: 0.26)。また、このいす型結晶を冷却していくと、新たな相へと相転移することが確認された。温度可変粉末X線回折とリートベルト解析の結果からいす型結晶が押しつぶされた構造になっていることが分かった。具体的には対角線長のアスペクト比が1.13から1.20、Si-Siと芳香環の二面角がca. 4.5から7.5°変化した。示差走査熱量測定(DSC)からも約130 °C付近で可逆的に相転移することが分かった。この温度変化に伴い、サーモサリエント現象(結晶が温度変化によってジャンプする現象)が観察された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画通り、順調に外部刺激に応答する芳香族ジシラン化合物を創製している。

Strategy for Future Research Activity

今後は環構造を拡大することなどを通し柔軟性の高い芳香族ジシラン分子の創製を試みる。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report

Research Products

(31 results)

All 2021 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (16 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 14 results,  Open Access: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 4 results) Remarks (6 results)

  • [Journal Article] Thermosalience in macrocycle-based soft crystals via anisotropic deformation of disilanyl architecture2020

    • Author(s)
      Omoto, K.; Nakae, T.; Nishio, M.; Yamanoi, Y.;* Kasai, H.; Nishibori, E.; Mashimo, T.; Seki, T.; Ito, H.; Nakamura, K.; Kobayashi, N.; Nishihara, H.*
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 142 Issue: 29 Pages: 12651-12657

    • DOI

      10.1021/jacs.0c03643

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of Tris(trimethylsilyl)silyl Group on the Fluorescence and Triplet Yields of Oligothiophenes2020

    • Author(s)
      Hirata, S.;* Nishio, M.; Uchida, H.; Usuki, T.; Nakae, T.; Miyachi, M.; Yamanoi, Y.;* Nishihara, H.*
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C

      Volume: 124 Issue: 5 Pages: 3277-3286

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b10718

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photoelectric Conversion System Composed of Gene-Recombined Photosystem I and Platinum Nanoparticle Nanosheet2020

    • Author(s)
      Zhu Wenchao、Salles Raphal、Miyachi Mariko、Yamanoi Yoshinori、Tomo Tatsuya、Takahashi Hiromi、Nishihara Hiroshi
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 36 Issue: 23 Pages: 6429-6435

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c00647

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Selective Formation and SHG Intensity of Noncentrosymmetric and Centrosymmetric 1,1,2,2-Tetramethyl-1-(4-(N,N-dimethylamino)phenyl)-2-(2′-cyanophenyl)disilane Crystals under External Stimuli2020

    • Author(s)
      Nishio Masaki、Shimada Masaki、Omoto Kenichiro、Nakae Toyotaka、Maeda Hiroaki、Miyachi Mariko、Yamanoi Yoshinori、Nishibori Eiji、Nakayama Naofumi、Goto Hitoshi、Matsushita Tomonori、Kondo Takashi、Hattori Mineyuki、Jimura Keiko、Hayashi Shigenobu、Nishihara Hiroshi
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 124 Issue: 32 Pages: 17450-17458

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c03139

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Photosensing system using photosystem I and gold nanoparticle on graphene field-effect transistor2019

    • Author(s)
      Nishiori, D.; Zhu, W.; Salles, R.; Miyachi, M.;* Yamanoi, Y.;* Ikuta, T.; Maehashi, K.; Tomo, T.; Nishihara, H.*
    • Journal Title

      ACS Appl. Mater. Inter.

      Volume: 11 Issue: 45 Pages: 42773-42779

    • DOI

      10.1021/acsami.9b14771

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Enhancement of Photofunction of Phosphorescent Pt(II) Cyclometalated Complexes Driven by Substituents: Solid-state Luminescence and Circularly Polarized Luminescence2019

    • Author(s)
      Usuki, T.; Uchida, H.; Omoto, K.; Yamanoi, Y.;* Yamada, A.; Iwamura, M.; Nozaki, K.; Nishihara, H.*
    • Journal Title

      J. Org. Chem.

      Volume: 84 Issue: 17 Pages: 10749-10756

    • DOI

      10.1021/acs.joc.9b01285

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dioxacyclophanes as a Scaffold for Silicon-based Circularly Polarized Luminescent Materials2019

    • Author(s)
      Yamanoi, Y.;* Usuki, T.; Omoto, K.; Shimada, M.; Koike, H.; Iwamura, M.; Nozaki, K.; Saito, D.;
    • Journal Title

      Tetrahedron Lett.

      Volume: 60 Issue: 16 Pages: 1108-1112

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2019.03.033

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Substituents on the Blue Luminescence of Disilane-Linked Donor-Acceptor-Donor Triads2019

    • Author(s)
      Usuki Tsukasa、Omoto Kenichiro、Shimada Masaki、Yamanoi Yoshinori、Kasai Hidetaka、Nishibori Eiji、Nishihara Hiroshi
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 24 Issue: 3 Pages: 521-521

    • DOI

      10.3390/molecules24030521

    • NAID

      120007128246

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 芳香族ケイ素化合物の新規合成プロセスの開拓と固体光物性2019

    • Author(s)
      山野井 慶徳
    • Journal Title

      化学工業

      Volume: 4 Pages: 12-18

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      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Aggregation-Induced Emission Enhancement from Disilane-Bridged Donor-Acceptor-Donor Luminogens Based on the Triarylamine Functionality2018

    • Author(s)
      Usuki Tsukasa、Shimada Masaki、Yamanoi Yoshinori、Ohto Tatsuhiko、Tada Hirokazu、Kasai Hidetaka、Nishibori Eiji、Nishihara Hiroshi
    • Journal Title

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      Volume: in press Issue: 15 Pages: 12164-12172

    • DOI

      10.1021/acsami.7b14802

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Attachment chemistry of aromatic compounds on a Silicon(100) surface2018

    • Author(s)
      Henriksson Anders、Nishiori Daiki、Maeda Hiroaki、Miyachi Mariko、Yamanoi Yoshinori、Nishihara Hiroshi
    • Journal Title

      Surface Science

      Volume: 669 Pages: 140-144

    • DOI

      10.1016/j.susc.2017.11.017

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 固体状態で強く発光する有機ケイ素化合物2018

    • Author(s)
      山野井 慶徳
    • Journal Title

      ケイ素化学協会誌

      Volume: 35 Pages: 11-17

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 分子アーキテクトニクスの化学:電子部品と分子構造2018

    • Author(s)
      山野井 慶徳,西原 寛
    • Journal Title

      「CSJカレントレビュー 分子アーキテクトニクス」

      Volume: 2018 Pages: 22-29

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      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multifunctional Octamethyltetrasila[2.2]cyclophanes: Conformational Variations, Circularly Polarized Luminescence, and Organic Electroluminescence2017

    • Author(s)
      Shimada Masaki、Yamanoi Yoshinori、Ohto Tatsuhiko、Pham Song-Toan、Yamada Ryo、Tada Hirokazu、Omoto Kenichiro、Tashiro Shohei、Shionoya Mitsuhiko、Hattori Mineyuki、Jimura Keiko、Hayashi Shigenobu、Koike Hikaru、Iwamura Munetaka、Nozaki Koichi、Nishihara Hiroshi
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 139 Issue: 32 Pages: 11214-11221

    • DOI

      10.1021/jacs.7b05671

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  • [Journal Article] Modification of Electrode Interfaces with Nanosized Materials for Electronic Applications”2017

    • Author(s)
      Yamanoi, Y.; Miyachi, M.; Nishihara, H.
    • Journal Title

      Molecular Architectonics: The Third Stage of Single Molecule Electronics,

      Volume: 2017 Pages: 399-416

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  • [Journal Article] 光応答素子のための光化学系Iとカーボンナノチューブの複合体形成2017

    • Author(s)
      二井 大輔,宮地 麻里子,嶋田 友一郎,野沢 陽佑,伊藤 雅浩,本間 芳和,池平 秀,山野井 慶徳,西原 寛,鞆 達也
    • Journal Title

      光合成研究 News letter

      Volume: 27 Pages: 22-31

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      山野井 慶徳
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      Masaki Shimada,Yoshinori Yamanoi,Kenichiro Omoto,Shohei Tashiro,Mitsuhiko Shionoya,Tatsuhiko Ohto,Song-Toan Pham,Ryo Yamada,Hirokazu Tada,Mineyuki Hattori,Keiko Jimura,Shigenobu Hayashi,Hikaru Koike,Munetaka Iwamura,Koichi Nozaki, Hiroshi Nishihara
    • Organizer
      254th ACS National Meeting & Exposition
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      島田真樹,山野井慶徳,小池ひかる,岩村宗高,野崎浩一,西原寛
    • Organizer
      第21回ケイ素化学シンポジウム
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    • Author(s)
      島田真樹,山野井慶徳,大戸達彦,山田亮,Pham Song-Toan,夛田博一,小池ひかる,岩村宗高,野崎浩一,西原寛
    • Organizer
      2017年光化学討論会
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      http://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/inorg/index.html

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      https://www.softcrystal.org/

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    • URL

      https://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/inorg/link.html

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Published: 2017-07-04   Modified: 2021-12-27  

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