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大環状分子を基盤とした非平面構造ナノカーボン分子の合理的設計・合成

研究課題

研究課題/領域番号 17K05772
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 有機化学
研究機関東京大学

研究代表者

池本 晃喜  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 講師 (30735600)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードナノカーボン / 大環状分子 / 湾曲 / 芳香族炭化水素 / ジオデシック / 大環分子 / 非平面構造
研究成果の概要

近年,湾曲ナノカーボンの構造を,一義的な構造を有する分子として有機合成化学的にボトムアップ合成し,その構造と特性の相補理解を試みる研究が注目を集めている.しかしながら,未だに巨大湾曲ナノカーボン分子の構造を自在に設計・合成することは極めて難しい.本研では、1,3,5-三置換ベンゼンがsp2炭素と同様の平面三方構造を有することに着眼し,これをフェナインと命名し,フェナインを用いた巨大湾曲ナノカーボン分子の合理的設計・合成を行なった.カップリング反応を用いた合成戦略により、ボウル状,サドル状,シリンダー状,半球状など,様々な湾曲構造を有するナノカーボン分子の合成を達成した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

フラーレンやカーボンナノチューブに代表されるナノカーボンは,強い・軽い・しなやかを兼ね備えた構造材料として幅広い応用が期待されている.しかしながら,これらナノカーボンは様々な構造の「混合物」であり,このことが構造に基づく物性の理解を妨げていた.本研究では,一義的構造を有する「分子」として,湾曲構造を有するナノカーボン分子を合理的に設計・合成するため戦略を確立した.原子レベルで構造が制御されたナノカーボン分子の物理的性質・化学的性質を解き明かすことで,湾曲ナノカーボン分子が有する構造的特長・物性を明らかにすることが出来た.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 図書 (2件) 備考 (5件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of a Hemispherical Geodesic Phenine Framework by a Polygon Assembling Strategy2020

    • 著者名/発表者名
      Mio Tatsuru、Ikemoto Koki、Sato Sota、Isobe Hiroyuki
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 132 号: 16 ページ: 6629-6633

    • DOI

      10.1002/ange.201915509

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A nitrogen-doped nanotube molecule with atom vacancy defects2020

    • 著者名/発表者名
      K. Ikemoto, S. Yang, H. Naito, M. Kotani, S. Sato, H. Sato
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11, 1807 号: 1 ページ: 1807-1807

    • DOI

      10.1038/s41467-020-15662-6

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Curved phenine normal vectors: Geometric measures of geodesic phenine frameworks2020

    • 著者名/発表者名
      Mio, T.; Ikemoto, K.; Isobe, H.
    • 雑誌名

      Chem. Asian J.

      巻: 15 号: 8 ページ: 1355-1359

    • DOI

      10.1002/asia.202000271

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Periphery design of macrocyclic materials for organic light-emitting devices with a blue phosphorescent emitter2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshii, A.; Ikemoto, K.; Izumi, T.; Taka, H.; Kita, H.; Sato, S.; Isobe, H.
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 21 号: 8 ページ: 2759-2762

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b00717

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fluorescence Enhancement of Aromatic Macrocycles by Lowering Excited Singlet State Energies2019

    • 著者名/発表者名
      Ikemoto Koki、Tokuhira Toshiki、Uetani Akari、Harabuchi Yu、Sato Sota、Maeda Satoshi、Isobe Hiroyuki
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 85 号: 1 ページ: 150-157

    • DOI

      10.1021/acs.joc.9b02379

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite phenine nanotubes with periodic vacancy defects2019

    • 著者名/発表者名
      Sun Zhe、Ikemoto Koki、Fukunaga Toshiya M.、Koretsune Takashi、Arita Ryotaro、Sato Sota、Isobe Hiroyuki
    • 雑誌名

      Science

      巻: 363 号: 6423 ページ: 151-155

    • DOI

      10.1126/science.aau5441

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis, Structures, and Assembly of Geodesic Phenine Frameworks with Isoreticular Networks of [n]Cyclo-para-phenylenes2019

    • 著者名/発表者名
      Sun Zhe、Mio Tatsuru、Ikemoto Koki、Sato Sota、Isobe Hiroyuki
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 84 号: 6 ページ: 3500-3507

    • DOI

      10.1021/acs.joc.9b00085

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluctuating Carbonaceous Networks with a Persistent Molecular Shape: A Saddle-Shaped Geodesic Framework of 1,3,5-Trisubstituted Benzene (Phenine)2018

    • 著者名/発表者名
      Ikemoto Koki、Lin Jennie、Kobayashi Ryo、Sato Sota、Isobe Hiroyuki
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 57 号: 28 ページ: 8555-8559

    • DOI

      10.1002/anie.201803984

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magneto-electroluminescence effects in the single-layer organic light-emitting devices with macrocyclic aromatic hydrocarbons2018

    • 著者名/発表者名
      Pham, S.-T.; Ikemoto, K.; Suzuki, K. Z.; Izumi, T.; Taka, H.; Kita, H.; Sato, S.; Isobe, H.; Mizukami, S.
    • 雑誌名

      APL Mater.

      巻: 6 号: 2 ページ: 26103-26103

    • DOI

      10.1063/1.5021711

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] [n]Cyclo-3,6-phenanthrenylenes: Synthesis, structure and fluorescence2017

    • 著者名/発表者名
      Tian, Y.; Ikemoto, K.; Sato, S.; Isobe, H.
    • 雑誌名

      Chem. Asian J.

      巻: 12 号: 16 ページ: 2093-2097

    • DOI

      10.1002/asia.201700563

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Entropy-driven ball-in-bowl assembly of fullerene and geodesic phenylene bowl2017

    • 著者名/発表者名
      Ikemoto, K.; Kobayashi, R.; Sato, S.; Isobe, H.
    • 雑誌名

      Org. Lett.

      巻: 19 号: 9 ページ: 2362-2365

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.7b00899

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 芳香環で「笊」を編む2017

    • 著者名/発表者名
      池本晃喜,佐藤宗太,磯部寛之
    • 雑誌名

      月刊化学

      巻: 72 ページ: 31-35

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Molecular Design Using Trigonal Planar "Phenine" toward Functional Nanocarbon Molecules2020

    • 著者名/発表者名
      Koki Ikemoto
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 平面三方構造「フェナイン」を活用したナノカーボン分子の設計・合成2019

    • 著者名/発表者名
      池本晃喜
    • 学会等名
      京都大学第4回有機若手ワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] サドル状及びフープ状構造を有するジオデシックフェナインフレームワーク2019

    • 著者名/発表者名
      池本晃喜,孫哲,美尾樹,Lin Jennie,小林良,佐藤宗太,磯部寛之
    • 学会等名
      第30回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Bowl-shaped and Saddle-shaped Geodesic Phenine Framework2019

    • 著者名/発表者名
      Koki Ikemoto, Jennie Lin, Ryo Kobayashi, Sota Sato, Hiroyuki Isobe
    • 学会等名
      18th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA-18)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural Chemistry and Materials Application of Aromatic Hydrocarbon Macrocycles2019

    • 著者名/発表者名
      Ikemoto Koki
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 周期孔をもつ新しいナノチューブの化学合成2019

    • 著者名/発表者名
      福永隼也、孫哲、池本晃喜、是常隆、有田亮太郎、佐藤宗太、磯部寛之
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Synthesis and Structures of Nanometer-sized Geodesic Phenine Framework2018

    • 著者名/発表者名
      Ikemoto Koki、Lin Jennie、Kobayashi Ryo、Sato Sota、Isobe Hiroyuki
    • 学会等名
      24th IUPAC International Conference on Physical Organic Chemistry
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 1,3,5-三置換ベンゼン(フェナイン)を構成要素としたサドル状ジオデシック芳香族炭化水素分子の合成と構造2018

    • 著者名/発表者名
      池本晃喜、Lin Jennie、小林良、佐藤宗太、磯部寛之
    • 学会等名
      第29回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ジオデシックフェナイン構造体に基づくナノメートルサイズの湾曲芳香族炭化水素分子2018

    • 著者名/発表者名
      池本晃喜、Lin Jennie、小林良、佐藤宗太、磯部寛之
    • 学会等名
      第5回π造形科学若手研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Synthesis and Molecular Recognition of Nanometer-sized Geodesic Phenylene Bowl2018

    • 著者名/発表者名
      Ikemoto, K.; Kobayashi, R.; Sato, S.; Isobe, H.
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 大環状芳香族炭化水素を用いた高効率有機ELデバイスの開発2017

    • 著者名/発表者名
      泉倫生, 薛ジン, 池本晃喜, 高秀雄, 北弘志, 佐藤宗太, 磯部寛之
    • 学会等名
      有機EL討論会 第24回例会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Aromatic Hydrocarbon Macrocycles for Highly Efficient Single-layer Organic Light-emitting Devices2017

    • 著者名/発表者名
      Ikemoto, K.; Xue, J.Y.; Izumi, T.; Yoshii, A.; Tian, Y.; Kobayashi, R.; Koretsune, T.; Akashi, R.; Arita, R.; Taka, H.; Kita, H.; Sato, S.; Isobe, H.
    • 学会等名
      ISNA 2017 (17th International Symposium on Novel Aromatics)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノメートルサイズのジオデシックフェニレンボウルの合成と構造2017

    • 著者名/発表者名
      池本晃喜,小林良,佐藤宗太,磯部寛之
    • 学会等名
      第28回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノメートルサイズのジオデシックフェニレンボウルの合成と構造2017

    • 著者名/発表者名
      池本晃喜
    • 学会等名
      第4回π造形科学若手研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] 化学と工業,"「フェナイン」を用いて巨大湾曲分子を設計・合成する"2019

    • 著者名/発表者名
      池本晃喜
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      日本化学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 化学,“周期孔をもつ筒状分子 フェナインナノチューブ"2019

    • 著者名/発表者名
      磯部寛之,池本晃喜,孫哲,佐藤宗太
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] BEHIND THE PAPER

    • URL

      https://devicematerialscommunity.nature.com/users/381290-koki-ikemoto/posts/64691-a-nitrogen-doped-nanotube-molecule

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 世界初 窒素ドープ型ナノチューブ分子登場

    • URL

      https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2020/6741/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 新しいナノチューブ登場:ベンゼンを連結

    • URL

      https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/info/6191/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] Chemical synthesis of nanotubes

    • URL

      https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00023.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 新しいナノチューブ登場:ベンゼンを連結

    • URL

      http://www.jst.go.jp/pr/announce/20190111-4/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] Finite Phenine Nanotubes with Periodic Vacancy Defects2018

    • 発明者名
      H. Isobe, Z. Sun, K. Ikemoto
    • 権利者名
      H. Isobe, Z. Sun, K. Ikemoto
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 外国

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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