高次π空間の創発と機能開発

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 高次π空間の創発と機能開発
• 研究課題/領域番号: 20108001
• 研究機関: 東京学芸大学
• 研究代表者: 赤阪 健 東京学芸大学, 教育学部, 研究員 (60089810)
• 研究分担者: 櫻井 英博 分子科学研究所, 大学共同利用機関等の部局等, 准教授 (00262147) ; 安蘇 芳雄 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (60151065)
• 研究期間 (年度): 2008-11-13 – 2014-03-31
• キーワード: π空間 / 高次π空間 / 創発 / π電子 / 非平面π電子系 / 電子、光、磁気的相互作用 / 機能開発 / 集積化

研究概要

本新学術研究領域ではπ電子を持つ化合物に対し、電子や磁場等の影響や、別の化合物が相互作用する状況下において、より広がりを持った、あるいは特徴が変わった、そして究極的には高度で複雑な秩序やシステムまでもが生じる場を「高次π空間」と定義し、この機能、物性、構造および反応機構を明らかにすることを目標とした。四つの研究項目を設定し、項目間での緊密な連携のもとに研究を行ってきた。研究項目A01は「非平面」を切り口に新しいπ電子系の創製を行い、A02はπ電子系の集積化による機能性「高次π空間」の開発を行い、A03では高次π空間にはたらく電子、光、磁気的相互作用を明らかにしながら革新的機能の開発を行ってきた。A04では高次π空間を有する生体分子とタンパク質あるいは他の化合物との相互作用を研究することで新概念の構築を図ってきた。本研究ではこれまでの研究成果を取りまとめることを目的とした。これまでの研究成果の取りまとめを、各研究項目A01～A04で行うと共に、研究項目内および研究項目間での総合的な取りまとめ活動を、本申請研究組織（新学術領域総括班）が中心となって行った。このようにして取りまとめた研究成果を、「研究成果報告書」の冊子体作成ならびに「公開シンポジウム」の開催にて公表した。本新学術領域での研究成果を報告するのみならず、｢高次π空間の創発と機能開発｣の研究をどのように進展させてきたか、今後どのように展開させて行くべきか等をまとめ、今後の若手研究者、大学院生への指針を提示するとともに、周辺の関連分野の研究者に「高次π空間」の魅力を示した。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] An Improbable Monometallic Cluster Entrapped in a Popular Fullerene Cage: YCN@Cs(6)-C82 (2013)
  • 著者名/発表者名: Yang, S.; Chen, C.; Liu, F.; Xie, Y.; Li, F.; Jiao, M.; Suzuki, M.; Wei, T.; Wang, S.; Chen, Z.; Lu, X.; Akasaka, T.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 ページ: 1487-1492
  • DOI: 10.1038/spep01487
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Structure and Chemical Property of a Divalent Metallofullerene Yb@C2(13)-C84 (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhang, W.; Suzuki, M.; Xie, Y.; Bao, L.; Cai, W.; Slanina, Z.; Nagase, S.; Xu, M.; Akasaka, T.; Lu
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 ページ: 12730-12735
  • DOI: 10.1021/ja405223t
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Metallofullerene Electron Donor that Powers an Efficient Spin Flip in a Linear Electron Donor Acceptor Conjugate (2013)
  • 著者名/発表者名: Rudolf, M.; Feng, L.; Slanina, Z.; Akasaka, T.; Nagase, S.; Guldi, D.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 ページ: 11165-11174
  • DOI: 10.1021/ja403763e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Helicity Selective Photoreaction of Single-walled Carbon Nanotubes with Organosulfur Compounds in the Presence of Oxygen (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, Y.; Higo, J.; Amagai, Y.; Matsui, J.; Ohkubo, K.; Yoshigoe, Y.; Hashimoto, M.; Eguchi, K.; Yamada, M.; Hasegawa, T.; Sato, Y.; Zhou, J.; Lu, J.; Miyashita, T.; Fukuzumi, S.; Murakami, T.; Tohji, K.; Nagase, S; Akasaka, T.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 ページ: 6356-6362
  • DOI: 10.1021/ja402199n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanistic Study of the Diels-Alder Reaction of Paramagnetic Endohedral Metallofullerene: Reaction of La@C82 with 1,2,3,4,5-Pentamethylcyclopentadiene (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato, S.; Maeda, Y.; Guo, J. -D.; Yamada, M.; Mizorogi, N.; Nagase, S.; Akasaka, T.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 ページ: 5582-5587
  • DOI: 10.1021/ja309763f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Regioselective Addition of Admantylidene Carbene to Yb@C2v(3)-C80 Affords the First Derivative of Divalent Metallofullerenes (2013)
  • 著者名/発表者名: Xie, Y.; Suzuki, M.; Cai, W.; Mizorogi, N.; Nagase, S.; Akasaka, T.; Lu, X.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 52 ページ: 5142-5145
  • DOI: 10.1002/anie.201210164
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intramolecular versus Intermolecular Electronic Interactions between [5,6]-open and [6,6]-closed C60 Adducts with exTTF (2013)
  • 著者名/発表者名: Takano, Y.; Schubert, C.; Mizorogi, N.; Feng, L.; Iwano, A.; Katayama, M.; Herranz, M. A.; Guldi, D.; Martin, N.; Nagase, S.; Akasaka, T.
  • 雑誌名: Chem. Sci. 巻: 4 ページ: 3166-3171
  • DOI: 10.1039/C3SC00004D
  • 査読あり
• [雑誌論文] La2@Cs(17490)-C76: A New non-IPR Dimetallic Metallofullerene Featuring Unexpectedly Weak Metal?Pentalene Interactions (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M.; Mizorogi, N.; Yang, T.; Uhlik, F.; Slanina, Z.; Zhao, X.; Yamada, M.; Maeda, Y.; Hasegawa, T.; Nagase, S.; Lu, X.; Akasaka, T.
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 19 ページ: 17125-17130
  • DOI: 10.1002/chem.201302821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical and Magnetic Properties of a Surface-grafted Novel Endohedral Metallofullerene Derivative (2013)
  • 著者名/発表者名: Crivillers, N.; Takano, Y.; Matsumoto, Y.; Casado-Montenegro, J.; Mas-Torrent, M.; Rovira, C.; Akasaka, T.; Veciana, J.
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 49 ページ: 8145-8147
  • DOI: 10.1039/C3CC43578D
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-Ray Observation of a Helium Atom and Placing a Nitrogen Atom inside He@C60 and He@C70 (2013)
  • 著者名/発表者名: Morinaka, Y.; Sato, S.; Wakamiya, A.; Nikawa, H.; Mizorogi, N.; Tanabe, F.; Murata, M.; Komatsu, K.; Furukawa, K.; Kato, T.; Nagase, S.; Akasaka, T.; Murata, Y.
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 4 ページ: 1554/1-1554/5
  • DOI: 10.1038/ncomms2574
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of MCD Spectroscopy and TD-DFT to Endohedral Metallofullerenes for Characterization of Their Electronic Transitions (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamada, M.; Slanina, Z.; Mizorogi, N.; Muranaka, A.; Maeda, Y.; Nagase, S.; Akasaka, T.; Kobayashi, N.
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 15 ページ: 3593-3601
  • DOI: 10.1039/c3cp44096f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coordinative Interactions between Porphyrins and C60, La@C82, and La2@C80 (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya, T.; Rudolf, M.; Wolfrum, S.; Radhakrishnan, S. G.; Aoyama, R.; Yokosawa, Y.; Oshima, A.; Akasaka, T.; Nagase, S.; Guldi, D. M.
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 19 ページ: 558-565
  • DOI: 10.1002/chem.201202661
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mapping the Metal Positions inside Spherical C80 Cages: Crystallographic and Theoretical studies of Ce2@D5h-C80 and Ce2@Ih-C80 (2013)
  • 著者名/発表者名: Feng, L.; Suzuki, M.; Mizorogi, N.; Xing, L.; Yamada, M.; Akasaka, T.; Nagase, S.
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 19 ページ: 988-993
  • DOI: 10.1002/chem.201202341
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Synthesis of Hexaflorosumanene and its Congeners (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kojima, M. Kawano, D. Lentz, H. Sakurai
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 19 ページ: 3282-3286
  • DOI: 10.1002/chem.201204622
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Substituted Sumanenes by Aromatic Electrophilic Substitution Reactions (2013)
  • 著者名/発表者名: B. B. Shrestha, S. Karanjit, G. Panda, S. Higashibayashi, H. Sakurai
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 42 ページ: 386-388
  • DOI: 10.1246/cl.2013.386
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stereoelectronic Effect of Curved Aromatic Structure Favouring the Unexpected Endo Conformation of Benzylic Substituted Sumanene (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Higashibayashi, S. Onogi, H. K. Srivastava, G. N. Sastry, Y.-T. Wu, H. Sakurai
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 52 ページ: 7314-7316
  • DOI: 10.1002/anie.201303134
  • 査読あり
• [雑誌論文] Jet spectroscopy of buckybowl: Electronic and vibrational structures in the S0 and S1 states of triphenylene and sumanene (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kunishige, M. Kawabata, M. Baba, T. Yamanaka, Y. Morita, S. Higashibayashi, H. Sakurai
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 139 ページ: 044313-044321
  • DOI: 10.1063/1.4816636
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sumanenylferrocenes and their solid state self-assembly (2013)
  • 著者名/発表者名: B. Topolinski, B. M. Schmidt, S. Higashibayashi, H. Sakurai, D. Lentz
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 42 ページ: 13809-13812
  • DOI: 10.1039/c3dt51569a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorinated and Trifluoromethylated Corannulenes (2013)
  • 著者名/発表者名: B. M. Schmidt, B. Topolinski, M. Yamada, S. Higashibayashi, M. Shionoya, H. Sakurai, D. Lentz
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 19 ページ: 13872-13880
  • DOI: 10.1002/chem.201301910
  • 査読あり
• [雑誌論文] Beam-induced graphitic carbon cage transformation from sumanene aggregates (2013)
  • 著者名/発表者名: J-i. Fujita, M. Tachi, K. Murakami, H. Sakurai, Y. Morita, S. Higashibayashi, M. Takeguchi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 104 ページ: 043107-043112
  • DOI: 10.1063/1.4863739
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low band-gap donor–acceptor copolymers based on dioxocylopenta[c]thiophene derivatives as acceptor units: synthesis, properties, and photovoltaic performances (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Huang, Y. Ie, M. Karakawa, Y. Aso
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. A 巻: 1 ページ: 15000-15009
  • DOI: 10.1039/c3ta13504g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-Infrared Photovoltaic Performance of Conjugated Polymers Containing Thienoisoindigo Acceptor Units (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Karakawa, Y. Aso
  • 雑誌名: Macromol. Chem. Phys. 巻: 214 ページ: 2388-2397
  • DOI: 10.1002/macp.201300426
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional electron-accepting compounds containing perylene bis(dicarboximide)s as n-type organic photovoltaic materials (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ie, T. Sakurai, S. Jinnai, M. Karakawa, K. Okuda, S. Mori, Y. Aso
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 49 ページ: 8386-8388
  • DOI: 10.1039/c3cc43925a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Narrow-optical-gap p-conjugated small molecules based on terminal isoindigo and thienoisoindigo acceptor units for photovoltaic application (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Karakawa, Y. Aso
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 3 ページ: 16259-16263
  • DOI: 10.1039/c3ra42444h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arenedithiocarboxyimide-containing extended π-conjugated systems with high electron affinity (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ie, S. Jinnai, M. Nitania, Y. Aso
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. C 巻: 1 ページ: 5373-5380
  • DOI: 10.1039/c3tc31152j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Assembling Ary-Naphthalendiimide Derivatives with Nitroxide Radical (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Nakatsuji*, K. Aoki, A. Kojoh, H. Akutsu, J. Yamada, M. Karakawa, Y. Aso
  • 雑誌名: Asian J. Org. Chem. 巻: 2 ページ: 164-168
  • DOI: 10.1002/ajoc.201200095
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy Level Modulation of HOMO, LUMO, and Band-Gap in Conjugated Polymers for Organic Photovoltaic Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: B.-G. Kim, X. Ma, C. Chen, Y. Ie, E. W. Coir, H. Hashemi, Y. Aso, P. F. Green, J. Kieffer, J. Kim
  • 雑誌名: Adv. Funct. Mater. 巻: 23 ページ: 439-445
  • DOI: 10.1002/adfm.201201385
  • 査読あり
• [学会発表] New Vistas in Fullerene Endohedrals (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Akasaka
  • 学会等名: The 3 rd Symposium on Carbon Nanoforms
  • 発表場所: IMDA-Nanoscience, Madrid, Spain
  • 年月日: 20130926-20130927
  • 招待講演
• [学会発表] New Vistas in Fullerene Endohedrals (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Akasaka
  • 学会等名: 1st International Symposium on Nanocarbons - Fullerenes, Endofullerenes, Carbon Nanotubes and Carbon Nanostructures
  • 発表場所: University of Science and Technology of China, Hefei, China
  • 年月日: 20130616-20130619
  • 招待講演
• [学会発表] New Vistas in Fullerene Endohedrals
  • 著者名/発表者名: Takeshi Akasaka
  • 学会等名: Department Lecture, Department of Chemistry
  • 発表場所: Xiamen University, Xiamen, China
  • 招待講演
• [学会発表] New Vistas in Fullerene Endohedrals
  • 著者名/発表者名: Takeshi Akasaka
  • 学会等名: Workshop on Emerging Materials
  • 発表場所: University of Trieste, Trieste, Italy
  • 招待講演
• [学会発表] ナノカーボンを基軸とする高次π空間の創製と機能開拓
  • 著者名/発表者名: 赤阪 健
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] Asymmetric Synthesis of C3 Symmetric Buckybowls
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: PERCH-CIC Congress VIII
  • 発表場所: Jomtien Palm Beach Hotel & Resort, Pattaya, Thailand
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis of Sumanene and Related Buckybowls
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: 15th Asian Chemical Congress
  • 発表場所: Resort World Sentosa, Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] Substituted Sumanenes: From Fundamental to Applied Research
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: 9th IUPAC International Symposium on Novel Materials and their Synthesis and 23rd International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers
  • 発表場所: Fudan University, Shanghai, China
  • 招待講演
• [学会発表] バッキーボウル化学におけるキラリティ
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 学会等名: 第５回キラルサイエンス＆テクノロジーシンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学、東京
  • 招待講演
• [学会発表] 精密合成法を基盤とした非平面π共役化合物「バッキーボウル」に関する研究
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 学会等名: 日本化学会第９４春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] バッキーボウルの特徴を生かした機能開発へ向けて
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 学会等名: 日本化学会第９４春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] Highly Electron-Accepting pi-Conjugated Compounds for Organic Field-Effect Transistor and Photovoltaic Application
  • 著者名/発表者名: Y. Aso
  • 学会等名: The Sixth East Asia Symposium on Functional Dyes and Advanced Materials (EAS-6)
  • 発表場所: National Tsing Hua University, Hsinchu, Taiwan
  • 招待講演
• [図書] 未来材料を創出するπ電子系の科学―新しい合成・構造・機能化、、カレントレビューNo.12 (2013)
  • 著者名/発表者名: 前田 優、赤阪 健
  • 総ページ数: p. 61-69
  • 出版者: 化学同人出版
• [図書] 高次π空間の創発と機能開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 土屋敬広、溝呂木直美、永瀬 茂、赤阪 健
  • 総ページ数: p. 5-9
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 高次π空間の創発と機能開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 総ページ数: pp. 40-43
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 未来材料を創出するπ電子系の科学―新しい合成・構造・機能化、カレントレビューNo.12研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博，東林修平
  • 総ページ数: pp. 46-53
  • 出版者: 化学同人出版
• [図書] 高次π空間の創発と機能開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安蘇芳雄
  • 総ページ数: pp. 10-15
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] 筑波大学生命領域学際研究センター赤阪研究室
  • URL: http://www.tara.tsukuba.ac.jp/~akasaka-lab/
• [備考] 分子科学研究所協奏分子システム研究センター機能分子システム創成研究部門櫻井グループ
  • URL: http://groups.ims.ac.jp/organization/sakurai_g/
• [備考] 大阪大学産業科学研究所安蘇研究室
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/omm/
• [産業財産権] ｎ型半導体化合物、及びｐ型半導体化合物を含有する組成物 (2013)
  • 発明者名: 安蘇芳雄、家 裕隆、辛川 誠、汪 イー、永井隆文、足達健二
  • 権利者名: 安蘇芳雄、家 裕隆、辛川 誠、汪 イー、永井隆文、足達健二
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-251554
  • 出願年月日: 2013-12-04
• [産業財産権] フラーレン誘導体、及びｎ型半導体材料 (2013)
  • 発明者名: 永井隆文、足達健二、辛川 誠、安蘇芳雄、家 裕隆
  • 権利者名: 永井隆文、足達健二、辛川 誠、安蘇芳雄、家 裕隆
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-181678
  • 出願年月日: 2013-09-02
• [産業財産権] フラーレン誘導体、及びｎ型半導体材料 (2013)
  • 発明者名: 永井隆文、足達健二、辛川 誠、安蘇芳雄、家 裕隆
  • 権利者名: 永井隆文、足達健二、辛川 誠、安蘇芳雄、家 裕隆
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-207724
  • 出願年月日: 2013-10-02
• [産業財産権] 共役系化合物，並びにこれを用いた有機薄膜及び有機薄膜素子 (2008)
  • 発明者名: 家 裕隆，安蘇芳雄，岡部 誠，上田将人
  • 権利者名: 家 裕隆，安蘇芳雄，岡部 誠，上田将人
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 第5342852号
  • 出願年月日: 2008-11-12
  • 取得年月日: 2013-08-16