カチオン応答性分子フォトダイオードを指向したシクロファン分子ワイヤの創製と評価
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22K05065
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 33010:Structural organic chemistry and physical organic chemistry-related
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
迫 克也 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90235234)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 分子フォトダイオード / シクロファン / 分子ワイヤ / カチオン応答性 / 光誘起電子移動 |
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| Outline of Research at the Start |
多様性や低環境負荷等などの優れた特性から、従来のシリコン系無機デバイスに代わる単一分子デバイスと成りうる有機化合物が盛んに研究されている。将来的に現在の無機系固体エレクトロニクスに代わって、単一分子デバイス（導線、スイッチ、整流器等）を用いた単一分子エレクトロニクスが人類の情報技術を支えていることが予想される。本研究では、単一分子エレクトロニクス素子として、カチオン応答性高機能分子フォトダイオードを目指し、新奇なシクロファン分子ワイヤを創製する。合成した新奇なシクロファン分子ワイヤの物性評価を行い、光誘起による整流性を調べ、カチオン応答性の違いにより整流性が制御されるかについて明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、単一分子エレクトロニクス素子として、①カチオン応答性高機能分子フォトダイオードを指向した新奇なシクロファン分子ワイヤを創製し、②その物性評価を行い、光誘起による整流性を調べ、カチオン応答性の違いにより整流性が制御されるかについて明らかにすることである。
2023年度は、ピレンの置換位置によるドナーとの電子的相互作用の違いについて評価するために、1-ピレニル基とは別に光増感部(P)として2-ピレニル基（2-pyrene）を組み込んだ [3.3]パラシクロファン架橋部にドナー部(D)として1,4-ジチアフルベン（DTF）を組み込んだD-B(P)-D三元系シクロファン（DTF-B(2-pyrene)-DTF）を合成した。ピレンとドナーとの距離による物性の違いを調べるために、シクロファン架橋鎖に導入するDTFドナーを1つとしたD-B(P)-one二元系シクロファン（DTF-B(1-pyrene)-one）も合成した。
DTF-B(2-pyrene)-DTFの第1酸化電位がピレン基を有しない母体のDTF-B-DTFよりも低電位シフトしたものの、DTF-B(1-pyrene)-DTFよりもシフト値が小さく分裂しなかったことから、ピレンの置換位置によってDTFドナーのエネルギー準位を変化させ、DTFドナーの酸化過程の段階的制御やDTFドナーのドナー性制御も可能であることを示唆している。
DTF-B(1-pyrene)-oneの発光スペクトル測定では、DTF-B(1-pyrene)-DTFやDTF-B(2-pyrene)-DTFのような完全な消光は起こらなかったことから、ピレンの光誘起によってピレンと遠隔に位置するDTFドナー間で光誘起電子移動していることが明らかになり、ピレンを光誘起電子移動部位としてシクロファンに組み込んだ光誘起電子移動分子ワイヤの可能性が期待できる。
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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
光増感部(P)としての2-ピレニル基（2-pyrene）を組み込んだ新規なD-B(P)-D三元系シクロファン分子（DTF-B(2-pyrene)-DTF）の合成に成功し、光増感部(P)としての1-ピレニル基と[3.3]パラシクロファン架橋部のDTFドナー間に光誘起電子移動が存在することが明らかになった。また、シクロファン架橋鎖に導入するDTFドナーを1つとしたD-B(P)-one二元系シクロファン（DTF-B(1-pyrene)-one）も合成した。
シクロファン分子ワイヤの合成には至らなかったが、シクロファン分子ワイヤの重要な合成中間体として、カチオン応答性部(SG)として4-ピリジル-フェニル基（4-Py-Ph-）を導入し、２つのDTFドナー部を組み込んだ新規なカチオン応答性配制御機能を有するD-B(SG)- Dシクロファン(DTF-Bis(4-Py-Ph-)-PCP-DTF)の合成に成功した。また、シクロファンダイマーの合成の予備実験として、段階的合成ルートと一段階合成ルートの２通り合成ルートで成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
シクロファンダイマーの合成の予備実験として、tetrathiapentalene-thione（TTP-thione）のような反応性ドナー部（reactive D）を経由する段階的合成ルートと一段階合成ルートの２通り合成ルートで成功しているので、シクロファンダイマーの合成法を再検討して、目的とするカチオン応答性配制御機能を有するD-B(P)-D-B(SG)-D三元系シクロファンダイマーを合成する。シクロファンダイマーの合成ルートを組み合わせてシクロファン分子ワイヤの創製に着手する。
また、シクロファンダイマーの蛍光分析による光誘起電子移動評価及び、カチオン添加の外的刺激を変化させた電気化学的測定、吸収スペクトル測定及びESR測定によりカチオン応答性機能について明らかにする予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(14 results)
