単分子デバイスに向けた金属内包フラーレン誘導体の理論設計

• 研究課題/領域番号: 21750008
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 溝呂木 直美 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 準研究員 (60462199)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2009年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: 理論化学 / 分子構造 / 電子状態 / フラーレン / 金属内包フラーレン

研究概要

金属内包フラーレンの特異な電子的特性を利用して、化学修飾によって新しい機能を発現するナノ炭素分子の理論設計を行い、その基礎物性について明らかにした。炭素ケージ上のどこで付加反応が起きるのかを特定するには、炭素ケージの電荷密度と骨格の歪み度合いが有用な指標となることを見いだした。金属内包フラーレンと亜鉛ポルフィリンを連結させたドナー・アクセプター連結型分子は、光励起によって分子内電荷分離状態を形成することを理論的に予測した。

研究成果

• [雑誌論文] Sc_2C_2@C_<80> Rather than Sc_2@C_<82> : Templated Formation of Unexpected C_<2v>(5)-C_<80> and Temperature-Dependent Dynamic Motion of Internal Sc_2C_2 Cluster (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Kurihara
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 133 ページ: 2382-2385
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Charge-Transfer Chemistry of La_2@I_h-C_<80>/Sc_3N@I_h-C_<80>-Zinc Porphyrin Conjugates : Impact of Endohedral Cluster (2011)
  • 著者名/発表者名: Lai Feng
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regioselective Bis-functionalization of Endohedral Dimetallofullerene, La_2@C_<80> : Extremal La-La Distance (2011)
  • 著者名/発表者名: Midori O.Ishitsuka
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dimetallofullerene La_2@I_h-C_<80> with Silirane (2010)
  • 著者名/発表者名: Michio Yamada, Mari Minowa, Satoru Sato, Masahiro Kako, Zdenek Slanina, Naomi Mizorogi, Takahiro Tsuchiya, Yutaka Maeda, Shigeru Nagase, Takeshi Akasaka
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 132 ページ: 17953-17960
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photochemical Addition of C_<60> with Siliranes : Synthesis and Characterization of Carbosilylated and Hydrosilylated C_<60> Derivatives (2010)
  • 著者名/発表者名: Junko Nagatsuka, Sachie Sugitani, Masahiro Kako, Tsukasa Nakahodo, Naomi Mizorogi, Midori O.Ishitsuka, Yutaka Maeda, Takahiro Tsuchiya, Takeshi Akasaka, Xingfa Gao, Shigeru Nagase
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 132 ページ: 12106-12120
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Molecular Ce_2@I_h-C_<80> Switchs Unprecedented Oxidative Pathway in Photoinduced Charge Transfer Reactivity (2010)
  • 著者名/発表者名: Dirk M. Guldi, Lai Feng, Shankara Gayathri Radhakrishnan, Hidefumi Nikawa, Michio Yamada, Naomi Mizorogi, Takahiro Tsuchiya, Takeshi Akasaka, Shigeru Nagase, M.Angeles Herranz, Nazario Martin
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 132 ページ: 9078-9086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Yb@C_<2n>(n=40, 41, 42) : New Fullerene Allotropes with Unexplored Electrochemical Properties (2010)
  • 著者名/発表者名: Xing Lu, Zdenek Slanina, Takeshi Akasaka, Takahiro Tsuchiya, Naomi Mizorogi, Shigeru Nagase
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 132 ページ: 5896-5905
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dichlorophenyl Derivatives of La@C_<3v>(7)-C_<82> : Endohedral Metal Induced Localization of Pyramidalization and Spin on a Triple-Hexagon Junction (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Akasaka, Xing Lu, Hidenori Kuga, Hidefumi Nikawa, Naomi Mizorogi, Zdenek Slanina, Takahiro Tsuchiya, Kenji Yoza, Shigeru Nagase
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 49 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regioselective Exohedral Functionalization of La@C_<82> and its 1,2,3,4,5-Pentamethylcyclopentadiene and Adamantylidene Adducts (2010)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Maeda, Satoru Sato, Koji Inada, Hidefumi Nikawa, Michio Yamada, Naomi Mizorogi, Tadashi Hasegawa, Takahiro Tsuchiya, Takeshi Akasaka, Tatsuhisa Kato, Zdenek Slanina, Shigeru Nagase
  • 雑誌名: Chem.Eur.J. 16 ページ: 2193-2197
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitrated Benzyne Derivatives of La@C_<82> : Addition of NO_2 and Its Positional Directing Effect on the Subsequent Addition of Benzynes (2010)
  • 著者名/発表者名: Xing Lu, Hidefumi Nikawa, Takahiro Tsuchiya, Takeshi Akasaka, Makoto Toki, Hiroshi Sawa, Naomi Mizorogi, Shigeru Nagase
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 49 ページ: 594-597
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Molecular Ce_2@I_h-C_<80> Switchs Unprecedented Oxidative Pathway in Photoinduced Charge Transfer Reactivity (2010)
  • 著者名/発表者名: Dirk M.Guldi
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 132 ページ: 9078-9086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photochemical Addition of C_<60> with Siliranes : Synthesis and Characterization of Carbosilylated and Hydrosilylated C_<60> Derivatives (2010)
  • 著者名/発表者名: Junko Nagatsuka
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 132 ページ: 12106-12120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal Carbosilylation of Endohedral Dimetallofullerene La_2@I_h-C_<80> with Silirane (2010)
  • 著者名/発表者名: Michio Yamada
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 132 ページ: 17953-17960
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regioselective Exohedral Functionalization of La@C_<82> and its 1,2,3,4,5-pentaethylcyclopentadiene and Adamantyliden Adducts (2010)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Maeda
  • 雑誌名: Chemistry-A European Journal 16 ページ: 2193-2197
  • 査読あり
• [雑誌論文] Yb@C_<2n>(n=40,41,42): New Fullerene Allotropes with Unexplored Electrochemical Properties (2010)
  • 著者名/発表者名: Xing Lu
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Location of the Yttrium Atom in Y@C_<82> and Its Influence on the Reactivity of Cage Carbons (2009)
  • 著者名/発表者名: Xing Lu, Hidefumi Nikawa, Lai Feng, Takahiro Tsuchiya, Yutaka Maeda, Takeshi Akasaka, Naomi Mizorogi, Zdenek Slanina, Shigeru Nagase
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 131 ページ: 12066-12067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Missing Metallofullerene with C_<80> Cage (2009)
  • 著者名/発表者名: Hidefumi Nikawa, Tomoya Yamada, Baopeng Cao, Naomi Mizorogi, Zdenek Slanina, Takahiro Tsuchiya, Takeshi Akasaka, Kenji Yoza, Shigeru Nagase
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 131 ページ: 10950-1954
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic Magnetic Behavior of Anionic Ce@C_<82> Carbene Adducts (2009)
  • 著者名/発表者名: Yuta Takano, Motoki Aoyagi, Michio Yamada, Hidefumi Nikawa, Zdenek Slanina, Naomi Mizorogi, Midori O.Ishitsuka, Takahiro Tsuchiya, Yutaka Maeda, Takeshi Akasaka, Tatsuhisa Kato, Shigeru Nagase
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 131 ページ: 9340-9346
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two Regioisomers of Endohedral Pyrrolidinodimetallofullerenes M_2@I_h-C_<80> (CH_2)_2NTrt (M=La, Ce; Trt=trityl) : Control of Metal Atom Positions by Addition Position (2009)
  • 著者名/発表者名: Michio Yamada, Mayuko Okamura, Satoru Sato, Chika I.Someya, Naomi Mizorogi, Takahiro Tsuchiya, Takeshi Akasaka, Tatsuhisa Kato, Shigeru Nagase
  • 雑誌名: Chem.Eur.J. 15 ページ: 10533-10542
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of the D_<5h> Isomer of the Endohedral Dimetallofullerene Ce_2@C_<80> : Two-Dimensional Circulation of Encapsulated Metal Atoms Inside a Fullerene Cage (2009)
  • 著者名/発表者名: Michio Yamada, Naomi Mizorogi, Takahiro Tsuchiya, Takeshi Akasaka, Shigeru Nagase
  • 雑誌名: Chem.Eur.J. 15 ページ: 9486-9493
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective and Convenient Separation Method for D_<2d>-C_<84>(84:23) using Diels-Alder Reaction (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Hachiya, Hidefumi Nikawa, Satoru Sato, Naomi Mizorogi, Yutaka Maeda, Takahiro Tsuchiya, Takeshi Akasaka, Shigeru Nagase
  • 雑誌名: ITE-IBA Lett 2 ページ: 41-45
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methane in an Open-Cage [60] Fullerene (2009)
  • 著者名/発表者名: Keith E.Whitener, Jr., R.James Cross, Martin Saunders, Sho-ichi Iwamatsu, Shizuaki Murata, Naomi Mizorogi, Shigeru Nagase
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 131 ページ: 6338-6339
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of the D_<5h> Isomer of Endohedral Dimetallofullerene Ce2_@C_<80> : Two-Dimensional Circular of Encapsulated Metal Atoms Inside a Fullerene Cage (2009)
  • 著者名/発表者名: Michio Yamada
  • 雑誌名: Chemistry-A European Journal 15 ページ: 9486-9493
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two Regioisomers of Endohedral Pyrrolidinodimetallofullerene M_2@I_h-C_<80>(CH_2)_2NTrt(M=La and Ce, Trt=trityl): Control of the Metal Positions by Addition Positions (2009)
  • 著者名/発表者名: Michio Yamada
  • 雑誌名: Chemistry-A European Journal 15 ページ: 10533-10542
  • 査読あり
• [学会発表] 亜鉛(II)ポルフィリン-金属内包フラーレン連結分子の合成と光物性:内包クラスターの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: Lai Feng、Shankara Gayathri Radhakrishnan、溝呂木直美, Zdenek Slanina、二川秀史、土屋敬広、赤阪健、永瀬茂、Nazario Martin, Dirk M.Guldi
  • 学会等名: 第40回記念フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 名城大学
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] スカンジウムカーバイド内包フラーレンの構造と電子的特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 溝呂木直美、赤阪健、永瀬茂
  • 学会等名: 第40回記念フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 名城大学
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] Structures and Electronic Properties of Scandium Carbide Endohedral Metallofullerenes (2011)
  • 著者名/発表者名: 溝呂木直美
  • 学会等名: 第40回記念フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 名城大学
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] Theoretical Study of Endohedral Structures and Electronic Properties of Scandium Carbide Endohedral Metallofullerenes (2010)
  • 著者名/発表者名: MIZOROGI, Naomi、AKASAKA, Takashi、NAGASE, Shigeru
  • 学会等名: PacifiChem2010
  • 発表場所: Honolulu、USA
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] Theoretical Study of Endohedral Structures and Electronic Properties of Scandium Carbide Endohedral Metallofullerenes (2010)
  • 著者名/発表者名: Naomi Mizorogi
  • 学会等名: PacifiChem2010
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] スカンジウムカーバイド内包フラーレンの構造と電子的特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 溝呂木直美、赤阪健、永瀬茂
  • 学会等名: 日本化学会第4回関東支部大会(2010)
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2010-08-30
• [学会発表] スカンジウムカーバイド内包フラーレンの構造と電子的特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 溝呂木直美
  • 学会等名: 日本化学会第4回関東支部大会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2010-08-30
• [学会発表] Theoretical Study of Scandium Carbide Endohedral Metallofullerenes (2010)
  • 著者名/発表者名: MIZOROGI, Naomi、AKASAKA, Takashi、NAGASE, Shigeru
  • 学会等名: 217th ECS Meeting
  • 発表場所: Vancouver、Canada
  • 年月日: 2010-04-27
• [学会発表] Theoretical Study of Scandium Carbide Endohedral Metallofullerenes (2010)
  • 著者名/発表者名: Naomi Mizorogi
  • 学会等名: 217th ECS Meeting
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2010-04-27
• [学会発表] 異なる置換基による金属内包フラーレン誘導体の位置選択的化学修飾 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤悟、前田優、稲田浩二、二川秀史、山田道夫、溝呂木直美、長谷川正、土屋敬広、赤阪健、加藤立久、SLANINA, Zdenek、永瀬茂
  • 学会等名: 第20回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 群馬大学
  • 年月日: 2009-09-28
• [学会発表] 金属カーバイド内包フラーレンSc_2C_2@C_<80>の構造決定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 栗原広樹、山崎裕子、二川秀史、溝呂木直美、土屋敬広、永瀬茂、赤阪健
  • 学会等名: 第37回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] 金属内包フラーレンの位置選択的な二段階修飾 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤悟、前田優、稲田浩司、二川秀史、山田道夫、溝呂木直美、長谷川正、土屋敬広、赤阪健、加藤立久、SLANINA, Zdenek、永瀬茂
  • 学会等名: 第37回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] 金属カーバイド内包フラーレンのSc_2C_@2C_<80>構造決定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 栗原広樹
  • 学会等名: 第37回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] 金属内包フラーレンのシラシクロプロパンによる化学修飾 (2009)
  • 著者名/発表者名: 美野輪まり
  • 学会等名: 第37回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2009-09-02
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.tara.tsukuba.ac.jp/~akasaka-lab/
• [備考]
  • URL: http://www.tara.tsukuba.ac.jp/~akasaka-lab/
• [備考]
  • URL: http://www.tara.tsukuba.ac.jp/~akasaka-lab/