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非対称配位圏がもたらす金属錯体の光新機能:共同研究による配位アシンメトリの推進

公募研究

研究領域配位アシンメトリー:非対称配位圏設計と異方集積化が拓く新物質科学
研究課題/領域番号 19H04562
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
研究機関東北大学 (2020)
京都大学 (2019)

研究代表者

坂本 良太  東北大学, 理学研究科, 教授 (80453843)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード金属錯体 / ナノシート / ナノワイヤ / テルピリジン / ジピリン / 非対称金属錯体 / ジチオレン / 配位アシンメトリ
研究開始時の研究の概要

対称配位圏を有する錯体モチーフを非対称化することで機能性の向上を図る戦略は, シンプルながらも極めて有効である. 本研究課題では, 上記戦略に基づき, 同時に過去2年間の公募研究の成果を更に発展させることで,「配位アシンメトリ」の概念に即した独創的・革新的な光機能分子材料を創製する.

研究実績の概要

グラッシーカーボン上に共有結合で固定化されたアゾベンゼン架橋ビス(テルピリジン)金属ユニットからなるπ共役酸化還元金属錯体線形ポリマーワイヤを合成する効率的で便利な電気化学的方法を開発した。重合は、水-アセトニトリル-過塩素酸溶液中でビス(4′-(4-アニリノ)-2,2′:6′,2″-テルピリジン)金属錯体の、グラッシーカーボンを作用極とした電気化学的酸化によって進み、最大7400mer(約15μmに相当)のポリマーを得ることに成功した。中心金属として鉄およびルテニウムを有するワイヤは共に可逆的な酸化還元反応を起こし、その酸化還元挙動は極めて速い酸化還元伝導を示した。段階的な電解重合により、FeとRuを中心とする異方性ヘテロ金属錯体ポリマーワイヤが構築された。2つのヘテロ金属錯体ポリマーワイヤはサイクリックボルタンめとりーにおいて、正反対の不可逆なレドックス応答を示したことから、レドックスダイオード特性を有することが分かった。本電気化学的手法は、ポリマーワイヤーアレイの合成や、機能性分子のカーボン上への集積に有用であるとともに、非対称性がこのレドックスダイオード特性の発現に寄与している。この他、水素発生助触媒として機能する金属錯体ナノシート、エレクトロクロミック特性を示す金属錯体ナノシート、トポロジカル絶縁体候補となる金属錯体ナノシート、d10-d10相互作用を示す金/水銀錯体、クリック反応に基づく共有結合ナノシートの構築、を報告した。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 6件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件) 図書 (4件)

  • [国際共同研究] Universidad Autonoma de Madrid(スペイン)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Hong Kong Polytechnic University(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Universitaet Bremen(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Two-Dimensional Metal?Organic Framework Acts as a Hydrogen Evolution Cocatalyst for Overall Photocatalytic Water Splitting2022

    • 著者名/発表者名
      Guan Jingyan、Pal Tigmansu、Kamiya Kazuhide、Fukui Naoya、Maeda Hiroaki、Sato Tetsu、Suzuki Hajime、Tomita Osamu、Nishihara Hiroshi、Abe Ryu、Sakamoto Ryota
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 12 号: 7 ページ: 3881-3889

    • DOI

      10.1021/acscatal.1c05889

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Layered metal-organic frameworks and metal-organic nanosheets as functional materials2022

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Ryota、Fukui Naoya、Maeda Hiroaki、Toyoda Ryojun、Takaishi Shinya、Tanabe Tappei、Komeda Joe、Amo-Ochoa Pilar、Zamora Felix、Nishihara Hiroshi
    • 雑誌名

      Coordination Chemistry Reviews

      巻: 472 ページ: 214787-214787

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2022.214787

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Coordination chemistry for innovative carbon-related materials2022

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Ryota、Toyoda Ryojun、Jingyan Guan、Nishina Yuta、Kamiya Kazuhide、Nishihara Hirotomo、Ogoshi Tomoki
    • 雑誌名

      Coordination Chemistry Reviews

      巻: 466 ページ: 214577-214577

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2022.214577

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultralong π-Conjugated Bis(terpyridine)metal Polymer Wires Covalently Bound to a Carbon Electrode: Fast Redox Conduction and Redox Diode Characteristics2021

    • 著者名/発表者名
      K.-H. Wu, R. Sakamoto, H. Maeda, E. J. H. Phua, H. Nishihara
    • 雑誌名

      MOLECULES

      巻: 26 号: 14 ページ: 4267-4267

    • DOI

      10.3390/molecules26144267

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ’Click’ conjugated porous polymer nanofilm with a large domain size created by a liquid/liquid interfacial protocol2020

    • 著者名/発表者名
      J. Komeda, R. Shiotsuki, A. Rapakousiou, R. Sakamoto, R. Toyoda, K. Iwase, M. Tsuji, K. Kamiya, H. Nishihara
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 56 号: 25 ページ: 3677-3680

    • DOI

      10.1039/d0cc00360c

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Carbon-rich materials with three-dimensional ordering at the angstrom level2020

    • 著者名/発表者名
      Fa Shixin、Yamamoto Masanori、Nishihara Hirotomo、Sakamoto Ryota、Kamiya Kazuhide、Nishina Yuta、Ogoshi Tomoki
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 11 号: 23 ページ: 5866-5873

    • DOI

      10.1039/d0sc02422h

    • NAID

      120006958098

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interfacial Transmetallation Synthesis of Platinadithiolene Nanosheet as a Potential 2D Topological Insulator2019

    • 著者名/発表者名
      T. Pal, S. Doi, H. Maeda, K. Wada, C. M. Tan, N. Fukui, R. Sakamoto, S. Tsuneyuki, S. Sasaki, H. Nishihara
    • 雑誌名

      Chem. Sci.

      巻: 10 号: 20 ページ: 5218-5225

    • DOI

      10.1039/c9sc01144g

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electrochromic triphenylamine-based cobalt(II) complex nanosheets2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Liu, R. Sakamoto, C.-H. Ho, H. Nishihara, W.-Y. R. Wong
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. C

      巻: 7 号: 30 ページ: 9159-9166

    • DOI

      10.1039/c9tc02257k

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tri‐ and Tetranuclear Metal‐String Complexes with Metallophilic d <sup>10</sup> ?d <sup>10</sup> Interactions2019

    • 著者名/発表者名
      Olaru Marian、K?gel Julius F.、Aoki Risa、Sakamoto Ryota、Nishihara Hiroshi、Lork Enno、Mebs Stefan、Vogt Matthias、Beckmann Jens
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 26 号: 1 ページ: 275-284

    • DOI

      10.1002/chem.201904106

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 分子性ナノシート・ナノワイヤの新展開2021

    • 著者名/発表者名
      坂本 良太
    • 学会等名
      第245 回有機エレクトロニクス材料研究会 「トポロジカル絶縁体」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Crystalline Graphdiyne Nanosheets Produced at a Gas/Liquid or Liquid/Liquid Interface2020

    • 著者名/発表者名
      Ryota Sakamoto
    • 学会等名
      Pure and Applied Chemistry International Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 分子低次元物質の新展開2020

    • 著者名/発表者名
      坂本 良太
    • 学会等名
      CEMS Topical Meeting Onlineー 超分子ポリマーの進化形 ー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光機能性ナノワイヤ・ナノシート2019

    • 著者名/発表者名
      坂本 良太
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新規ナノカーボン「グラフィジイン」の精密合成2019

    • 著者名/発表者名
      坂本 良太
    • 学会等名
      第46回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] Functional Nanomaterials: Synthesis, Properties, and Applications2022

    • 著者名/発表者名
      Ryota Sakamoto (Eds. W.-Y. Wong and Q. Dong)
    • 総ページ数
      560
    • 出版者
      WILEY-VCH
    • ISBN
      9783527828555
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] Functional Nanomaterials. Synthesis, Properties and Applications2022

    • 著者名/発表者名
      Eds. W.-Y. Wong and Q. Dong
    • 総ページ数
      500
    • 出版者
      WILEY-VCH
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] ポストグラフェン材料の創製と用途開発最前線2020

    • 著者名/発表者名
      坂本 良太(柚原 淳司 監修)
    • 総ページ数
      448
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      9784860436575
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [図書] グラフェンから広がる二次元物質の新技術と応用2020

    • 著者名/発表者名
      坂本 良太(吾郷 浩樹、齋藤理一郎 監修)
    • 総ページ数
      558
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      9784860436636
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-12-25  

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