| 研究課題/領域番号 |
22K05070
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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 | 北里大学 |
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研究代表者 |
真崎 康博 北里大学, 理学部, その他 (60199677)
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| 研究分担者 |
長谷川 真士 北里大学, 理学部, 教授 (20438120)
上田 将史 北里大学, 理学部, 講師 (60778611)
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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 |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 有機多孔質材料 / 含硫黄大環状分子 / π電子系集積構造 / チエノアセン / ポリチアアセン / ナノリング / ナノフープ / 有機多孔質固体材料 / 分子性集合体 / π電子系分子集積構造 / 多孔質材料 / 酸化還元特性 / 大環状分子 / ナノベルト |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、ジチエノチオフェンやチアントレン、5,7,12,14-テトラチアペンタセンなどの、チエノアセン類を基本単位骨格とした大環状分子を合成し、酸化還元活性な多孔質固体材料の構築を目指す。まず、合成した分子の構造とチャネル積層との相関について調査する。次に、コインセルに導入した簡易型電池を作製し、充放電特性の評価を行う。優れた特性を示したものについては、イオン伝導性について調査し、多孔質固体材料としての性能を評価することで、含硫黄π電子系分子集積構造の機能開拓を行っていく。
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| 研究成果の概要 |
硫黄原子を含むヘテロ環化合物により構成される大環状分子は、酸化還元活性部位が主骨格の大部分を占めることから、単位重量あたりの電子容量を大幅に向上させることが期待できる。加えて、大環状骨格に基づいた集積構造を緻密に制御することにより、固体内部にナノサイズの空孔チャネルが連なった多孔質性を保持できることから、純有機固体電解質材料の構成成分として有望である。本研究では、オリゴチオフェン類やポリチアアセンなどの含硫黄ヘテロ環化合物を基盤とした大環状分子の合成法を確立し、環状骨格に基づく多孔質性集積体の構築に成功した。また、溶液状態における特異な酸化還元挙動や光物理的性質について明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
固体内部にナノサイズの空孔を有する多孔質固体材料は、分子認識に基づくテンプレート合成や小分子の貯蔵・輸送、分離精製などの機能を発現する材料として注目されている。また、多孔質材料を酸化還元活性な有機分子で構築することにより、高イオン伝導性を示す固体電解質となることが期待できるため、化学センサや燃料電池、全固体電池材料の構成成分として有望視されている。本研究では、含硫黄ヘテロ環化合物により構成される大環状分子に着目し、これらの合成手法を確立した。一部の分子は良好な酸化還元特性を有し、結晶状態においてチャネル構造の形成に基づく多孔質性を示したことから、本分子系が固体電解質に有用であることを実証した。
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