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ビルドアップ型分子配線を基軸とする機能性分子素子の作製

公募研究

研究領域分子アーキテクトニクス:単一分子の組織化と新機能創成
研究課題/領域番号 16H00965
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京大学

研究代表者

寺尾 潤  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (00322173)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード分子ワイヤ / シクロデキストリン / ポルフィリン / メタロワイヤ / 分子エレクトロニクス / 導電性高分子 / 機能性高分子 / 電荷移動度 / 分子センサ / 分子配線 / 分子デバイス / キャリア移動度 / Marcus理論 / 量子ダイナミクス / 遷移金属錯体 / 導電性共役分子 / 機能性分子素子 / アンカー分子 / 界面制御
研究実績の概要

本研究ではπ共役鎖中に外部刺激応答性官能基を導入し,機能性分子ワイヤの合成を目指した。まず,被覆型π共役モノマーと種々の機能性π共役分子との共重合反応により被覆型機能性分子ワイヤの合成を行った。その結果,酸化還元応答性,光応答性,イオンセンシング能,燐光発光能を有する分子ワイヤの合成に成功した。例えば,チアフルバレンユニットを有する分子ワイヤでは酸化還元により,蛍光発光特性が変化し,ジアゾベンゼンおよびジアリールエテンユニットを有する分子ワイヤでは,フォトクロミックにより分子ワイヤの形状が変化することを明らかとした。また,ポルフィリンユニットを有する分子ワイヤではポルフィリンに含まれる金属の種類により光誘起導電性が変化することを見出し,ポルフィリン-ピリジンの配位結合を有する分子ワイヤは一酸化炭素および光照射により,分子ワイヤが自己修復機能を有することを見出した。この配位結合により連結した分子ワイヤの分子内電荷移動度は0.22 cm2/Vsと算出され,類似の炭素共役系に匹敵する高い移動度を示した。この値は金属を介した一次元ワイヤ上の電荷移動度としてはこれまでで最も高い値であり,その理論的考察を大戸達彦博士との共同研究により行い,剛直で直線性の高いルテニウム-ピリジル結合間における効率的なホッピング伝導が鍵であることを明らかとした。また、配位型分子ワイヤに対して第一原理計算を行い,キャリア移動度の評価を行った。配位型ワイヤは共有結合型含白金アセチリドワイヤよりも高い移動度を示した。このことはRu ポルフィリンとピリジル基を介した炭素骨格の波動関数の混成は弱いが,それが逆にホールの輸送に伴う構造変化のショックアブソーバーとなり,移動度を高めることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 1件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 15件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 5件、 招待講演 18件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Carboxylic Acids Bearing Poly(ethylene glycol) Chains2018

    • 著者名/発表者名
      M. Satou, T. Fujihara, J. Terao, Y. Tsuji
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 29 号: 05 ページ: 556-559

    • DOI

      10.1055/s-0036-1591840

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Kinetic Stabilization of a Ni(II) Bis(dithiobenzoate)-type Complex Achieved Using Three-dimensional Insulation by a [1]Rotaxane Structure2018

    • 著者名/発表者名
      Takuro Hosomi, Ryosuke Harada, Hiroshi Masai, Tetsuaki Fujihara, Yasushi Tsuji, Jun Terao
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 54 号: 20 ページ: 2487-2490

    • DOI

      10.1039/c8cc00351c

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Programmed Synthesis of Molecular Wires with Fixed Insulation and Defined Length Based on Oligo(phenylene ethynylene) and Permethylated α-Cyclodextrins2017

    • 著者名/発表者名
      Masai Hiroshi、Fujihara Tetsuaki、Tsuji Yasushi、Terao Jun
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 23 号: 60 ページ: 15073-15079

    • DOI

      10.1002/chem.201701428

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hetero Face-to-Face Porphyrin Array with the Cooperative Effects of Coordination and Host-Guest Complexation2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Chiba. M. Liu, Y. Tachibana, T. Fujihara, Y. Tsuji, J. Terao
    • 雑誌名

      Chem. Asian J

      巻: 12 号: 15 ページ: 1900-1904

    • DOI

      10.1002/asia.201700738

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of a Dinuclear Copper NHC Complex Bearing a Rigid π-Conjugated Cyclic Framework2017

    • 著者名/発表者名
      D. Inamori. T. Miwa, T. Fujihara, Y. Tsuji, J. Terao
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 28 号: 14 ページ: 1775-1779

    • DOI

      10.1055/s-0036-1588824

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Copper-Catalyzed Hydroallylation of Allenes Employing Hydrosilanes and Allyl Chlorides2017

    • 著者名/発表者名
      T. Fujihara, K. Yokota, J. Terao, Y. Tsuji
    • 雑誌名

      Chem. Commun

      巻: 53 号: 56 ページ: 7898-7900

    • DOI

      10.1039/c7cc02816d

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of Cyclic Carbonates from Epoxides and Carbon Dioxide Catalyzed by MgCl22017

    • 著者名/発表者名
      T. Fujihara, M. Inokuchi, T. Mizoe, K. Nogi, J. Terao, Y. Tsuji
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 46 号: 7 ページ: 968-969

    • DOI

      10.1246/cl.170252

    • NAID

      130005709477

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Regio- and Stereoselective Synthesis of Triarylalkene-Capped Rotaxanes via Palladium-Catalyzed Tandem Sonogashira/Hydroaryl Reaction of Terminal Alkynes2017

    • 著者名/発表者名
      Masai Hiroshi、Matsuda Wakana、Fujihara Tetsuaki、Tsuji Yasushi、Terao Jun
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 82 号: 10 ページ: 5449-5455

    • DOI

      10.1021/acs.joc.7b00442

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Boraformylation and Silaformylation of Allenes2017

    • 著者名/発表者名
      T. Fujihara, A. Sawada, T. Yamaguchi, Y. Tani, J. Terao, Y. Tsuji
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 56 号: 6 ページ: 1539-1543

    • DOI

      10.1002/anie.201611314

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fluorene?Thiophene Copolymer Wire on TiO2: Mechanism Achieving Long Charge Separated State Lifetimes2017

    • 著者名/発表者名
      Liu Maning、Makuta Satoshi、Tsuda Susumu、Russo Salvy、Seki Shu、Terao Jun、Tachibana Yasuhiro
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 号: 46 ページ: 25672-25681

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b07295

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Over-1000?nm near-infrared fluorescent biodegradable polymer nanoparticles for deep tissue in vivo imaging in the second biological window2017

    • 著者名/発表者名
      Kamimura Masao、Takahiro Shoko、Yoshida Moe、Hashimoto Yusuke、Fukushima Rihito、Soga Kohei
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 49 号: 12 ページ: 799-803

    • DOI

      10.1038/pj.2017.59

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhancement of Carrier Mobility through Deformation Potential in Metal-Containing Insulated Molecular Wires2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko Ohto, Hiroshi Masai, Jun Terao, Wakana Matsuda, Shu Seki, Yasushi Tsuji, Hirokazu Tada
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 120 号: 47 ページ: 26637-26644

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b08557

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Typical Metal Ion-Responsive Color-Tunable Emitting Insulated π-Conjugated Polymer Film2016

    • 著者名/発表者名
      Takuro Hosomi, Hiroshi Masai, Tetsuaki Fujihara, Yasushi Tsuji, Jun Terao
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 55 号: 43 ページ: 13427-13431

    • DOI

      10.1002/anie.201603160

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Highly Insulated Conjugated Metallopolymers Containing Terpyridine-Metal Complexes2016

    • 著者名/発表者名
      Takuro Hosomi, Hiroshi Masai, Wakana Matsuda, Shu Seki, Tetsuaki Fujihara, Yasushi Tsuji, Jun Terao
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 45 号: 8 ページ: 931-933

    • DOI

      10.1246/cl.160386

    • NAID

      130005254509

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Rational Design for Rotaxane Synthesis via Intramolecular Slippage: Control of Activation Energy by Rigid Axle Length2016

    • 著者名/発表者名
      H. Masai, J. Terao, T. Fujihara, Y. Tsuji
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 22 号: 19 ページ: 6624-6630

    • DOI

      10.1002/chem.201600429

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Synthesis of Functionalized Molecular Wires and Its Application to Molecular Electronics2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Terao
    • 学会等名
      International Workshop on Molecular Architectonics 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Insulated Molecular Wires2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Terao
    • 学会等名
      The 5th Ito International Research Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Functionalized Molecular Wire and Its Application to Molecular Electronics2017

    • 著者名/発表者名
      寺尾潤
    • 学会等名
      World Congless of Smart Materials 2017
    • 発表場所
      バンコク(タイ)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Functionalized Molecular Wire Directed toward to Molecular Electronics2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Terao
    • 学会等名
      3rd Yoshida Prize Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis and Phisical Properties of Functionalized Insulated Polymers2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Terao
    • 学会等名
      ICCCEOCA-12
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] クロスカップリング反応を利用する含遷移金属機能性材料の創製2017

    • 著者名/発表者名
      寺尾 潤
    • 学会等名
      有機金属部会 平成29年度第三回例会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ロタキサン構造による形態空間:絶縁性分子被覆がもたらす超微小有機電子材料2017

    • 著者名/発表者名
      寺尾 潤
    • 学会等名
      第7回CSJフェスタ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 単分子性高分子素子の作製2017

    • 著者名/発表者名
      寺尾 潤
    • 学会等名
      高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 機能性高分子素子の創製2017

    • 著者名/発表者名
      寺尾 潤
    • 学会等名
      高分子学会 第11回超分子若手懇談会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヘテロ原子~カップリング反応~機能性高分子材料 What's new?2017

    • 著者名/発表者名
      寺尾 潤
    • 学会等名
      第8回サブウェイセミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] クロスカップリング反応を基軸とした機能性超分子素子の創製2017

    • 著者名/発表者名
      寺尾 潤
    • 学会等名
      有機合成化学講習会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis and Properties of Functionalized Molecular Wire2016

    • 著者名/発表者名
      寺尾潤
    • 学会等名
      Mini Workshop on Functional Nanomaterials
    • 発表場所
      北海道大学 電子科学研究所 (北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-12-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 被覆型π共役高分子の設計・合成と分子デバイスへの応用2016

    • 著者名/発表者名
      寺尾潤
    • 学会等名
      高分子学会
    • 発表場所
      神奈川大学横浜キャンパス (神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超分子型分子素子の合成と機能2016

    • 著者名/発表者名
      寺尾潤
    • 学会等名
      先端物質化学講演会ー有機化学のフロンティアー
    • 発表場所
      九州大学先導化学研究所 (福岡県・春日市)
    • 年月日
      2016-08-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Conductive Polyrotaxane Polymer and Its Application to Molecular Electronics2016

    • 著者名/発表者名
      寺尾潤
    • 学会等名
      Supramolecular Materials Meeting
    • 発表場所
      ベルリン(ドイツ)
    • 年月日
      2016-08-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Insulated Metallopolymers Directed toward Molecular Electronics2016

    • 著者名/発表者名
      寺尾潤
    • 学会等名
      27th International Conference on Organometallic Chemistry 2016
    • 発表場所
      メルボルン(オーストラリア)
    • 年月日
      2016-07-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 遷移金属触媒反応を駆使した高分子デバイスの創成2016

    • 著者名/発表者名
      寺尾潤
    • 学会等名
      触媒学会 ファインケミカルズ合成触媒セミナー
    • 発表場所
      大阪大学 大学院基礎工学研究科 国際棟セミナー室(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2016-05-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] クロスカップリング反応を基軸とした高分子素子の創成2016

    • 著者名/発表者名
      寺尾潤
    • 学会等名
      第49回有機金属若手の会 夏の学校
    • 発表場所
      東海大学嬬恋高原研修センター(群馬県・吾妻郡)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] Synthesis and Physical Properties of Three-Dimensionally Insulated Molecular Wires2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Terao, Manabu Kiguchi (Ed.)
    • 総ページ数
      24
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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