パイ共役系分子含有カーボンナノチューブを用いた可視光応答スイッチの創製

• 研究課題/領域番号: 26790001
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ナノ構造化学
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 湯村 尚史 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 准教授 (80452374)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 密度汎関数法計算 / カーボンナノチューブ / パイ共役 / 分散力 / 構造機能相関性 / 光応答性 / 分子配向 / 密度汎関数法 / ナノ空間 / 非線形光学特性 / ナノチューブ / パイ共役分子 / フロンティア軌道 / 二次の非線形光学特性 / パイ共役系分子

研究成果の概要

本研究では分散力を考慮した密度汎関数法計算を行うことにより, カーボンナノチューブ内部のパイ共役系分子集合体の配向がチューブ直径に依存して変化するを見出した. ここで, パイ共役系分子としてオリゴチオフェン, オリゴフラン, およびジメチルアミノニトロスチルベンを取り扱った. これらパイ共役系分子集合体の配向は, 光吸収特性や二次の非線形光学特性との相関を持つことも明らかとなった. その結果, ナノチューブ内部のパイ共役系分子の光学特性は, チューブ直径を変化させることで調整できることがわかった. 以上の知見は, ナノチューブを基礎にした可視光応答材料を構築する上で重要になるものと考えられる.

研究成果

• [雑誌論文] 銅担持ゼオライトを用いた生体酵素模倣触媒の創製における計算化学的アプローチ (2017)
  • 著者名/発表者名: 湯村尚史
  • 雑誌名: ゼオライト 巻: 34 号: 2 ページ: 57-65
  • DOI: 10.20731/zeoraito.34.2.57
  • NAID: 40021183026
  • ISSN: 0918-7774
  • 年月日: 2017-04-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Utilizing Super-atom Orbital Ideas to Understand Properties of Silver Clusters inside ZSM-5 Zeolite (2017)
  • 著者名/発表者名: Yumura, T.; Kumondai, M.; Wakasugi, T.; Kuroda, Y.; Kobayashi, H.
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 7 号: 9 ページ: 4950-4959
  • DOI: 10.1039/c6ra26492a
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Group 14 Dithienometallole-Linked Ethynylene-Conjugated Porphyrin Dimers (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiko Morisue,* Yuki Hoshino, Masashi Nakamura, Takashi Yumura, Shinjiro Machida, Yousuke Ooyama, Masaki Shimizu, Joji Ohshita
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 55 号: 15 ページ: 7432-7441
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b00667
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Combination of Solid State NMR and DFT Calculation to Elucidate the State of sodium and lithium in Hard Carbon Electrodes (2016)
  • 著者名/発表者名: Morita, R.; Gotoh, K.; Fukunishi, M.; Kubota, K.; Komaba, S.; Nishimura, N.; Yumura, T.; Deguchi, K.; Ohki, S.; Shimizu, T.; Ishida, H
  • 雑誌名: Journal Material Chemistry A 巻: 4 号: 34 ページ: 13183-13193
  • DOI: 10.1039/c6ta04273b
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] One-dimensional nanowires of aluminum monohydroxide-pseudoboehmite ganma-AlO(OH) (2016)
  • 著者名/発表者名: Iijima, S.; Yumura, T.; Liu, Z.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 113 号: 42 ページ: 111759-111764
  • DOI: 10.1073/pnas.1614059113
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular shape recognition by using a switchable luminescent nonporous molecular crystal (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Imoto, Susumu Tanaka, Takuji Kato, Takashi Yumura, Seiji Watase, Kimihiro Matsukawa, Kensuke Naka
  • 雑誌名: Organometallics 巻: 35 号: 21 ページ: 3647-3650
  • DOI: 10.1021/acs.organomet.6b00614
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oligoamylose-Twinned Porphyrin: Excited-State Induced Fit for Chirality Induction (2016)
  • 著者名/発表者名: Morisue, M.; Yumura, T.; Sawada, R.; Naito, M.; Kuroda, Y.; Chujo, Y.
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 52 号: 12 ページ: 2481-2484
  • DOI: 10.1039/c5cc08488a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Solid-State Emission of Platinum Dihalide Complexes with 9-Phenyl-9-Arsafluorene (2016)
  • 著者名/発表者名: Imoto, H.; Tanaka, S.; Kato, T.; Watase, S.; Matsukawa, K.; Yumura, T.; Naka, K.
  • 雑誌名: Organometallics 巻: 35 号: 3 ページ: 364-369
  • DOI: 10.1021/acs.organomet.5b00944
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of Water Molecules in Modulating the Reactivity of Dioxygen-bound Cu–ZSM-5 toward Methane: A Theoretical Prediction (2016)
  • 著者名/発表者名: Yumura, T.; Hirose, Y.; Wakasugi, T.; Kuroda, Y.; Kobayashi, H.
  • 雑誌名: ACS Catalysis 巻: 6 号: 4 ページ: 2487-2495
  • DOI: 10.1021/acscatal.5b02477
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Key Factors in Determining Arrangements of pi conjugated oligomers inside Carbon Nanotubes (2015)
  • 著者名/発表者名: Yumura, T.; Yamashita, H.
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 17 号: 35 ページ: 22668-22677
  • DOI: 10.1039/c5cp03433g
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Modulating the Electronic Properties of Multimeric Thiophene Oligomers by Utilizing Carbon Nanotube Confinement (2014)
  • 著者名/発表者名: Yumura, T.; Yamashita, H.
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 118 号: 10 ページ: 5510-5522
  • DOI: 10.1021/jp5006555
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of Water Molecules in Preventing CO2 From Migrating between Graphene Oxide Layers (2014)
  • 著者名/発表者名: Yumura, T.; Yamasaki, A.
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics. 巻: 16 号: 20 ページ: 9656-9666
  • DOI: 10.1039/c4cp00658e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combined Experimental and Computational Approaches To Elucidate the Structures of Silver Clusters inside the ZSM-5 Cavity (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yumura, A. Oda, H. Torigoe, A. Itadani, Y. Kuroda, T. Wakasugi, and H. Kobayashi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 118 号: 41 ページ: 23874-23887
  • DOI: 10.1021/jp508150w
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An Important Factor in CH4 Activation by Zn Ion in Comparison with Mg Ion in MFI:The Superior Electron-Accepting Nature of Zn2+ (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, H. Torigoe, A. Itadani, T. Ohkubo, T. Yumura, H. Kobayashi, and Y. Kuroda
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 118 号: 28 ページ: 15234-15241
  • DOI: 10.1021/jp5013413
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] カーボンナノチューブ内部空間におけるジメチルアミノニトロスチルベンの非線形光学特性に関する密度汎関数法計算 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本 航・湯村 尚史・若杉 隆
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会 (2017)
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 二層グラファイト中のアルカリイオンの溶媒和構造に関する密度汎関数法計算 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石倉 真璃絵・西村 直人・湯村 尚史・若杉 隆
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会 (2017)
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] カーボンナノチューブ内部空間におけるジメチルアミノニトロ スチルベンの配向に関する密度汎関数法計算 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本 航・湯村尚史・若杉 隆
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会 (2016)
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 炭素表面上におけるアルカリ金属原子の安定配置に関する密度汎関数法計算 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西村直人・湯村尚史・若杉 隆
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会 (2016)
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 二酸化炭素の捕捉における二層酸化グラフェンの活用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 湯村 尚史, 山崎 愛弓
  • 学会等名: 第50回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン 総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2016-02-20
• [学会発表] 遷移金属含有ゼオライトを用いた生体酵素模倣触媒の創製における計算化学的アプローチ (2015)
  • 著者名/発表者名: 湯村 尚史
  • 学会等名: 第116回 触媒討論会
  • 発表場所: 三重大学
  • 年月日: 2015-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] パイ共役系オリゴマーを内包したカーボンナノチューブの電子 状態制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 湯村尚史
  • 学会等名: 日本化学会 第95春季年会 (2015)
  • 発表場所: 日本大学 船橋キャンパス
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] A Computational Study on Properties of Multimeric Pi Conjugated Oligomers inside Carbon Nanotubes (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Yumura, Hiroki Yamashita
  • 学会等名: 第48回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学 本郷キャンパス
  • 年月日: 2015-02-21 – 2015-02-23
• [備考] 研究者総覧 湯村尚史
  • URL: https://www.hyokadb.jim.kit.ac.jp/profile/ja.16ca147af00e4743f5e4906c77130f8d.html