| 研究課題/領域番号 |
22K05065
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 分子ワイヤ / 分子フォトダイオード / シクロファン / カチオン応答性 / 光誘起電子移動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
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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| 研究実績の概要 |
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。
2022年度は、剛直構造の[3.3]パラシクロファン構造（B）にドナー(D)、光増感部(P)を三次元的に配置したD-B-D 間の立体的配置が制御された光誘起電子移動制御機能を有するA-B(P)-D-B(G,G)B-D多元系シクロファン分子ワイヤを創製するための基本ユニットとして、光増感部(P)としての1-ピレニル基（1-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TTFの基本ユニットである1,4-ジチアフルベン（DTF）を三次元的に配置した新規なD-B(P)-D三元系シクロファン分子（DTF-B(1-pyrene)-DTF）の合成に成功した。
1-ピレニル基をシクロファンベンゼンに導入したDTF-B(1-pyrene)-DTF の電気化学測定では、DTFラジカルカチオン生成過程がピレンの影響により２つに分裂しかかった挙動が観測されたことから、ピレンによるDTFドナーへの電子供与性に違いがあることが明らかになり、電子移動の方向性制御の可能性が示された。
また発光スペクトル測定では、母体となる光増感部(P)としての1-ピレニル基（1-pyrene）を組み込んだ [3.3]パラシクロファン-ジオン（B(1-pyrene)シクロファン-ジオン）はピレンによる蛍光が観測されたが、合成したDTF-B(1-pyrene)-DTF では消光した。このことから、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。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
光増感部(P)としての1-ピレニル基（1-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(1-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。
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-ピリジル基（4-Py）を導入し、架橋部にtetrathiapentalene-thione（TTP-thione）のような反応性ドナー部（reactive D）と異なるドナー（DTFドナー）の２つの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)-reactiveD‘シクロファン(DTF-Bis(4-Py)-PCP-TPP)の合成に成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
シクロファン分子ワイヤを創製するための基本ユニットとして、重要な合成中間体であるシクロファン架橋部にtetrathiapentalene-thione（TTP-thione）のような反応性ドナー部（reactive D）を組み込んだカチオン応答性配制御機能を有するD-B(G)-reactive Dシクロファンが合成できたので、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。
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。
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