元素ブロック高分子材料の分子設計と電子物性の探索

• 研究領域: 元素ブロック高分子材料の創出
• 研究課題/領域番号: 24102014
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 田中 一義 京都大学, 福井謙一記念研究センター, 研究員 (90155119)
• 研究分担者: 笛野 博之 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30212179)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 44,850千円 (直接経費: 34,500千円、間接経費: 10,350千円); 2016年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円); 2015年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円); 2014年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円); 2013年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円); 2012年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
• キーワード: 電子状態 / 電子物性 / 高分子 / 量子化学 / 理論化学 / 計算化学 / 量子機能材料 / 理論化学的シミュレーション / 分子構造 / 結晶軌道 / バンド構造 / 結晶軌道相 / 元素ブロックの反応性 / ヘテロ元素 / 分子設計 / 元素化学 / 高分子構造・物性 / 超分子化学 / 光物性 / 複合材料・物性 / 分子軌道 / 理論化学シミュレーション / 電子の有効質量

研究成果の概要

本領域における班内連携、他班との連携のすべてを視野に入れながら、元素ブロック高分子材料に対する理論化学的シミュレーション解析を行い、電子状態を始めとした必要な情報と知見を供することを目的とした。
特に分子軌道計算及び結晶軌道計算を用いて基本的な電子状態の解析とともに、種々の外場に応じて現れる電子物性・機能の探索と予測により、この新学術領域研究に対して理論面からの積極的な支援を行うことができた。研究成果については国際的学術誌や国内の有力学会誌へ発表し、領域内外のシンポジウム等に参加することによって、元素ブロック高分子の有効性・価値について、広く社会・若い研究者に向けた発信を行うこともできた。

研究成果

• [雑誌論文] Borophosphonate cages as element-blocks: Ab initio calculation of the electronic structure of a simple borophosphonate, [HPO3BH]4, and synthesis of two novel borophosphonate cages with polymerizable groups (2017)
  • 著者名/発表者名: Julian Zapico,Marie Shirai,Ryo Sugiura,Naokazu Idota,Hiroyuki Fueno,Kazuyoshi Tanaka,Yoshiyuki Sugahara
  • 雑誌名: Chem.Lett. 巻: 46 号: 2 ページ: 181-184
  • DOI: 10.1246/cl.160913
  • NAID: 130005317060
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stereoisomerization of 1,4-Dihydroarsininenetetracarboxylic Acid Diimides under Non-Acidic Condition from Cis- to Trans-Forms (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Naka, T. Kato, K. Abe, M. Ishidoshiro, S. Nishiyama, S. Tanaka, H. Imoto, S. Watase, K. Matsukawa, H. Fueno, K. Tanaka
  • 雑誌名: HETEROCYCLES 巻: 94 号: 5 ページ: 923-923
  • DOI: 10.3987/com-17-13699
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Color Tuning of Alternating Conjugated Polymers Composed of Pentaazaphenarene by Modulating Their Unique Electronic Structures Involving Isolated-LUMOs (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe, M. Hirose, K. Tanaka, K. Tanaka, Y. Chujo
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 7 号: 22 ページ: 3674-3680
  • DOI: 10.1039/c6py00685j
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Arsole-containing π-conjugated polymer by post-element-transformation technique (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumura, Y.; Ishidoshiro, M.; Irie, Y.; Imoto, H.; Naka, K.; Tanaka, K.; Inagi, S.; Tomita, I.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 号: 48 ページ: 15040-15043
  • DOI: 10.1002/anie.201608404
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Radical Cation of an Oligoarylamine Having a Nitroxide Radical Substituent: A Coexistent Molecular System of Localized and Delocalized Spins (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Ito, R. Kurata, Y. Noma, Y. Hirao, K. Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Organic Chemistry 巻: 81 号: 22 ページ: 11416-11420
  • DOI: 10.1021/acs.joc.6b02037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced electroluminescence from a thermally activated delayed-fluorescence emitter by suppressing nonradiative decay (2015)
  • 著者名/発表者名: Katsuyuki Shizu Motoyuki Uejima Hiroko Nakamura Tohru Sato Kazuyoshi Tanaka Hironori Kaji Chihaya Adachi
  • 雑誌名: Phys. Rev. Appl. 巻: 3 号: 1 ページ: 0140011-7
  • DOI: 10.1103/physrevapplied.3.014001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Heterofluorenes Containing Four-Coordinated Group 13 Elements: Theoretical and Experimental Analyses and Comparison of Structures, Optical Properties and Electronic States (2015)
  • 著者名/発表者名: 松本拓也、田中一生、田中一義、中條善樹
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 44 号: 18 ページ: 8697-8707
  • DOI: 10.1039/c5dt00718f
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Triphenylamine with Two Phenoxy Radicals Having Unusual Bonding Patterns and a Closed-Shell Electronic State (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakamaki, D.; Yano, S.; Kobashi, T.; Seki, S.; Kurahashi, T.; Matsubara, S.; Ito, A.; Tanaka, K
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 54 号: 28 ページ: 8267-8270
  • DOI: 10.1002/anie.201502949
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Luminescent Coordination Glass: Remarkable Morphological Strategy for Assembled Eu(III) Complexes (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Hasegawa
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 54 号: 9 ページ: 4364-4370
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5b00145
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] para-Bisvinylhexaisobutyl-Substituted T8 Caged Monomer: Synthesis and Hydrosilylation Polymerization (2015)
  • 著者名/発表者名: Maegawa, T.; Irie, Y. Imoto, H.; Fueno, H.; Tanaka, K.; Naka, K.
  • 雑誌名: Polym. Chem. 巻: 6 号: 43 ページ: 7500-7504
  • DOI: 10.1039/c5py01262g
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Strategy for Designing Electron Donors for Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitters (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Shizu, H. Tanaka, M. Uejima, T. Sato, K. Tanaka, H. Kaji, C. Adachi
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 119 号: 3 ページ: 1291-1297
  • DOI: 10.1021/jp511061t
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Coplanar (E)-1,2-Di(1-naphthyl)disilene Involving a Distinct CH-pai Interaction with the Perpendicularly Oriented Protecting Eind Group (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, N. Hayakawa, K. Nakabayashi, T. Matsuo, D. Hashizume, H. Fueno, K. Tanaka, K. Tamao
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 43 号: 4 ページ: 432-434
  • DOI: 10.1246/cl.131043
  • NAID: 130004868044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Yield in Blue-Emitting Anthracene Derivatives: Vibronic Coupling Density and Transition Dipole Moment Density (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Uejima, T. Sato, D. Yokoyama, K. Tanaka, J. -W. Park
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 16 号: 27 ページ: 14244-14256
  • DOI: 10.1039/c4cp01428f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and polymerization of a para-disubstituted T8-caged hexaisobutyl-POSS monomer (2014)
  • 著者名/発表者名: Maegawa, T.; Irie, Y.; Fueno, H.; Tanaka, K.
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 43 号: 10 ページ: 1532-1534
  • DOI: 10.1246/cl.140515
  • NAID: 130004693821
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of Conjugated Polymers Containing Gallium Atoms and Evaluation of Conjugation though Four-coordinate Gallium Atoms (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本拓也、大西美伸、田中一生、笛野博之、田中一義、中條善樹
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 50 号: 99 ページ: 15740-15743
  • DOI: 10.1039/c4cc07865a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of D-A Polymer with Disilanobithiophene as New Donor Component and Application to High-voltage Bulk Heterojunction Polymer Solar Cell (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Ohshita
  • 雑誌名: Polym. Chem. 巻: 5 号: 2 ページ: 346-349
  • DOI: 10.1039/c3py01157g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vibronic Coupling Density Analysis for the Chain-length Dependence of Reorganization Eneriges in Oligofluorenes: A Comparative Study with Oligothiophenes (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Uejima, T. Sato, K. Tanaka, H. Kaji
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics: PCCP 巻: 15 号: 33 ページ: 14006-14016
  • DOI: 10.1039/c3cp51592c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vibronic Couplings in C60 Derivatives for Organic Photovoltaics (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Iwahara, T. Sato, K. Tanaka, H. Kaji
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 590 ページ: 169-174
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2013.10.083
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical Design for Carrier-Transporting Molecules in View of Vibronic Couplings (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, K. Shizu, K. Tanaka, H. Kaji
  • 雑誌名: J. Photonics for Energy 巻: 2 ページ: 0212011-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Germanone as the First Isolated Heavy Ketone with a Terminal Oxygen Atom (2012)
  • 著者名/発表者名: L.Li, 他6名
  • 雑誌名: Nature Chemistry 巻: (印刷中) 号: 5 ページ: 361-365
  • DOI: 10.1038/nchem.1305
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic Spectra of Cycl[3.3.2]azine and Related Compounds: Solvent Effect on Vibronic Couplings (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Shigemitsu, M.Uejima, T.Sato, K.Tanaka, Y.Tominaga
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry A 巻: 116 号: 36 ページ: 12041-12048
  • DOI: 10.1021/jp305148x
  • 査読あり
• [学会発表] Borophosphonate Cages as Element-Blocks: Ab Initio Study of Simple [HPO3BH]4 and Synthesis of Two Novel Polymerizable Borophosphonate Cages (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Zapico, K. Tanaka, Y. Sugahara
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会(2017) アジア国際シンポジウム
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス（横浜）
  • 年月日: 2017-03-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Pentaazaphenarene Based π-Conjugated System (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe, M. Hirose, K. Tanaka, K. Tanaka, Y. Chujo
  • 学会等名: The 11th SPSJ International Polymer Conference (IPC 2016)
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2016-12-13
  • 国際学会
• [学会発表] Dawn of Electronic-Structure Study of CNT and Its Relatives (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka
  • 学会等名: 2016-CNT25 (International Symposium on Carbon Nanotube in Commemoration of Its Quarter-Century Anniversary)
  • 発表場所: 東京工業大学（東京）
  • 年月日: 2016-11-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ペンタアザフェナレンを含む共役系高分子の合成とその電子状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡辺浩行, 広瀬仁敬, 田中一義, 田中一生, 中條善樹
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 神奈川大学（横浜）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 計算科学に基づく高分子材料設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中一義
  • 学会等名: 高分子討論会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2015-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] Ru錯体を側鎖とするポリエンによるCO2光還元反応設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中一義
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
  • 招待講演
• [学会発表] POSSブロックを含む高分子磁性体の設計に向けて (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中一義
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Vibronic Interaction Analysis and Its Application to Molecular Electronics (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka
  • 学会等名: World Networking of Frontier Scientist Workshop (WNFSW)
  • 発表場所: Seoul
  • 年月日: 2012-12-17
  • 招待講演
• [学会発表] 主鎖中にカルボランブロックを含む高分子の設計と電子状態
  • 著者名/発表者名: 笛野 博之
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市角間町）
  • 招待講演
• [学会発表] グラフェンの電子物性およびデバイス展開への可能性
  • 著者名/発表者名: 田中 一義
  • 学会等名: 日本化学会第94回春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市千種区）
  • 招待講演
• [備考] 京都大学福井謙一記念研究センター
  • URL: http://www.fukui.kyoto-u.ac.jp/
• [備考] 京都大学工学研究科田中一義研究室ホームページ
  • URL: http://www.moleng.kyoto-u.ac.jp/~moleng_03/index_J.html
• [備考] 京都大学工学研究科田中一義研究室ホームページ
  • URL: http://www.moleng.kyoto-u.ac.jp/~moleng_03/index_J.html
• [備考] 量子機能化学研究室ホームページ
  • URL: http://www.moleng.kyoto-u.ac.jp/~moleng_03/index_J.html