| 研究課題/領域番号 |
21H01919
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分33010:構造有機化学および物理有機化学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
久木 一朗 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (90419466)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2021年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
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| キーワード | 水素結合 / 多孔質構造体 / 単結晶 / 構造転移 / 外部刺激応答性 / フォトクロミック / 結晶工学 / 超分子化学 / 多孔質結晶 / 刺激応答性 / π共役 / 光異性化 / パイ共役 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、所望の機能をプログラムした有機分子を水素結合で自発的に集積させ、外部刺激によって可逆的にその構造と機能を変調できる「水素結合性ダイナミック空間機能材料」の創出を目的とする。具体的には、明確な空間構造を維持するためのフレームワークの剛直性と、外部刺激によって構造を大きく変形できる構造柔軟性をもつ結晶性分子結晶を、カルボキシ基の分子間水素結合を利用して構築し、動的な結晶材料を指向した概念実証を行う。
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| 研究成果の概要 |
有機分子から構成される多孔質構造体は、分子に応じて空孔の形、大きさ、および化学的・電子的性質を自在に設計、構築でき得る。本研究では、 所望の機能をプログラムした有機分子を水素結合で自発的に集積させた水素結合性有機フレームワーク(HOF)に、外部刺激によって可逆的にその構造と物性をスイッチできる機能部位を組み込んだ「水素結合性ダイナミック空間機能材料」の創出を行った。具体的には、包接された溶媒分子の脱離による大きな構造転移や、脱離と再包接による可逆的な開口部の伸縮を示すHOFを構築した。また、酸や可視光に応答して電子状態や分子構造が可逆的に変化する分子を用いて、刺激応答性のHOFを構築した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
可逆的な結合の形成と解離が可能な水素結合で分子をネットワーク化したHOFは単結晶を用いた回折測定よりその構造が詳細に解析でき、また構造体の構築、分解、自己修復が容易にできるという特長をもつ。一方、そのような弱い相互作用で形成される構造は脆弱で、内部に空孔もつ低密度結晶を得ること、さらにはその構造を動的に変調させることは困難とされてきた。本研究を通して、これらの問題点が少しずつ解決されつつあり、相反する構造的要求「剛直性と可動性の両立」を満たす多孔質機能材料への道筋を示すことができた。
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