| Project Area | Condensed Conjugation Molecular Physics and Chemistry: Revisiting "Electronic Conjugation" Leading to Innovative Physical Properties of Molecular Materials |
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| Project/Area Number |
20H05866
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022)
Osaka Prefecture University (2020-2021) |
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Principal Investigator |
酒巻 大輔 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 助教 (60722741)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 大貴 京都大学, 工学研究科, 助教 (10845019)
春田 直毅 京都大学, 福井謙一記念研究センター, 特定助教 (90784009)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥49,920,000 (Direct Cost: ¥38,400,000、Indirect Cost: ¥11,520,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2021: ¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
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| Keywords | フタロシアニン / アザアセン / 分子間力 / 電荷移動錯体 / 二量化 / 分散力 / πスタック / 高密度共役 / 分子会合体 / 有機固体化学 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，最も普遍的であるが弱い相互作用である分散力を駆動力として高密度共役状態を実現する汎用的手法の創成を目指す。分散力の相互作用エネルギーそのものの向上と指向性の付与のための指針を「相互作用面積の最大化」と「分子間相対配置の固定」と定め，これを同時に実現する巧妙かつシンプルな分子設計指針を提唱する。１次元的なπスタックに加え，積層軸と直交方向の分散力，すなわちorthogonal分散力を用いることにより，多様なπ電子骨格の高密度化と熱揺動の抑制を実現する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に引き続き，周縁部に８枚のピラー状の平面π共役骨格を置換したフタロシアニンの会合挙動と結晶構造に関する検討をおこなった。本年度の主な成果は以下の通りである。１）ピラーとしてジアザペンタセンを導入したフタロシアニンの二量体は，溶液中においてH会合のため短波長シフトした650 nm付近のQ体に加えて，700 nmから1100 nmにかけて低エネルギー側の吸収帯を有することがわかっていた。しかしながら，二量体の分子サイズの大きさから，理論計算による吸収帯の帰属はおこなえていなかった。今回，研究分担者と共同することで，二量体の時間依存密度汎関数法計算に成功し，この吸収帯がフタロシアニン外周部に存在するピラーによる円筒状πスタックに分布した分子軌道から中央のフタロシアニン上の分子軌道への遷移であることが明らかになった。また，モノマーにおいては外周部のπスタックが円筒状に連結していないため，この吸収が存在しないことがわかった。２）ピラーとしてジアザペンタセンより短い共役骨格を導入したフタロシアニンを種々合成し，その会合挙動について検討した。ピラーとして，ジアザペンタセンのベンゼン環を２つ減らしたジヒドロフェナジンおよび種々置換基を導入したカルバゾールを採用した。いずれを導入したフタロシアニンも，ジアザペンタセン体と比較して会合能は低下しており，現在のところ固体中で会合した結晶構造は確認できていないが，溶液中において会合挙動を示すものを見出すことに成功した。
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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
ピラーとしてジアザペンタセンを導入したフタロシアニン二量体に特徴的な近赤外領域の吸収帯が、外周部の円筒状πスタックサーキットに由来する遷移であることを理論的に示すことに成功したため。また、ジアザペンタセン以外のピラーを有するフタロシアニン類の合成方法についても進展が得られたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
ジアザペンタセンを導入したフタロシアニン二量体について、化学酸化または電解酸化によってカチオンラジカルを発生させ、その構造および電子的性質の解明を目指す。特に、電荷移動塩の単結晶作成を行い、X線結晶構造解析による構造解析を目指す。また、二量体の励起状態において励起子または電荷分離状態がどのように分布するのかについても検討する。
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Report
(2 results)
Research Products
(14 results)
