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2019 年度 実績報告書

アシンメトリック配位空間を鋳型とした機能性ナノ材料創製

計画研究

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 16H06517
研究機関東京大学

研究代表者

植村 卓史  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (50346079)

研究期間 (年度) 2016-06-30 – 2021-03-31
キーワードMOF / キラル / 複合体
研究実績の概要

本研究では、キラルMOFを用いることで、不斉炭素を持たずアキラルな平面構造を持つ多環芳香族炭化水素(polycyclic aromatic hydrocarbon、PAH)へのキラリティ付与に取り組んだ。PAHとしてアントラセンおよびテトラセンを用いた。また、ホストMOFとしてLaイオンと1,3,5-ベンゼントリスベンゾアート(BTB)から構成され、10.7×10.7Å2の一次元ナノ細孔を有するMOF, LaBTBを用いた。LaBTBは合成時にキラル指向剤を用いることでキラルな配位環境を有する鏡像異性体を作り分けることができる。
これまで行われてこなかった非修飾アセンへのキラリティ誘起をキラルMOFのナノ細孔内に導入することで行った。複合体のCDスペクトルから、L体とD体で鏡像関係のシグナルが観測されたことから、アントラセンおよびテトラセンのキラリティ発現を確認した。また、修飾によってねじれさせたアセンとの比較により、ゲスト分子がねじれている可能性が考えられる。今後、ねじれていることの確認として単結晶X線構造解析を行い、直接観測を行うことを考えている。
キラルMOFは、自己集合を利用することで、キラリティの制御された精密なナノ空間を簡便に作り出すことができる。このナノ空間内に拘束することでねじれが誘起されるのならば、その特異な構造ゆえに遅れていたねじれたアセンの物性の調査や応用が促進されることが期待される。また、ねじれることによって電子構造が変わるので、バルクでは不可能である新たな反応経路への応用も可能であると考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

高分子だけにとどまらず、アセンなどのナノカーボン系材料へもキラリティ付与が可能と明らかになったため。

今後の研究の推進方策

この手法は様々な形の多環芳香族化合物に対して適用可能であり、グラフェンナノリボンやカーボンナノチューブ、あるいはさらに対称性の高い物質などへのキラル誘起が期待される。例えば、グラフェンナノリボンを細孔内でねじらせたのちに重合することで、キラルな構造制御のなされたカーボンナノチューブの精密合成ができる。このようにいままでは困難だったような様々なキラル材料の創製へとつながっていくことが期待でできる。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Supramolecular Chiral Nanoarchitectonics2020

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiko Ariga, Taizo Mori, Takashi Kitao, Takashi Uemura
    • 雑誌名

      Adv. Mater.

      巻: 32 ページ: in press

    • DOI

      10.1002/adma.201905657

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scalable and Precise Synthesis of Armchair-Edge Graphene Nanoribbon in Metal-Organic Framework2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kitao, Michael W. A. MacLean, Kazuki Nakata, Masayoshi Takayanagi, Masataka Nagaoka, Takashi Uemura
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 142 ページ: 5509-5514

    • DOI

      10.1021/jacs.0c00467

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transcription of Chirality from Metal-Organic Framework to Polythiophene2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kitao, Yujiro Nagasaka, Masanobu Karasawa, Toshiki Eguchi, Nobuo Kimizuka, Kazuyuki Ishii, Teppei Yamada, Takashi Uemura
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 141 ページ: 19565-19569

    • DOI

      10.1021/jacs.9b10880

    • 査読あり
  • [学会発表] Polymer Chemistry in Metal-Organic Frameworks2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Uemura
    • 学会等名
      EuroMOFs
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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