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2019 年度 実施状況報告書

混合原子価分子デバイスの開発:電荷揺動を利用した電荷の位置情報の書き換えと伝播

研究課題

研究課題/領域番号 18K04890
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

田原 圭志朗  兵庫県立大学, 物質理学研究科, 助教 (50622297)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード混合原子価 / 電荷分離 / 光励起 / トリアリールアミン
研究実績の概要

令和元年度は、従来のレドックス活性化合物を部品として2核化し、さらに外部刺激応答性部位を導入し、新たなハーフセルを設計する指針のもと、ハーフセルの構造探索および合成を行った。トリアリールアミンを部品に選択し、これを共有結合で2核化した。さらに、ルイス酸としてかさ高いホウ素置換基を共有結合で導入した。これにより、可視光による窒素中心からホウ素中心への分子内電荷移動励起が可能になる。得られたトリアリールアミン2量体を1H-NMR、UV-vis-NIR、サイクリックボルタンメトリーにより、キャラクタリゼーションした。トリアリールアミン2量体は、2段階の1電子酸化還元波を示し、1電子酸化によって熱力学的に安定に混合原子価状態を取ることができることを確認した。化学酸化によって混合原子価状態に変換し、UV-vis-NIRスペクトルで評価したところ、トリアリールアミン部位間の原子価間電荷移(IVCT)動遷移に起因する近赤外吸収が観測できた。さらに、過渡吸収スペクトルで励起状態のダイナミクスを検討した。光励起後、数ピコ秒以内に、IVCTに由来するブロードな吸収が観測された。すなわち、光励起によって、電荷分離した混合原子価状態にアクセスできることを見出した。その後、数~10数ピコ秒でIVCTは短波長側にシフトしたが、周りの溶媒が関与する緩和を示唆している。溶媒依存性を調査したところ、平衡に達した際のIVCTエネルギーは、溶媒によってほとんど変わらなかった。基底状態での非局在性の特徴が、励起状態でより顕著になることが分かった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

今年度は上記のトリアリールアミン誘導体の他に、前年度検討したカテコラト錯体の組織化の検討を行ったが、化合物の取り扱いの困難さから、予想以上に時間を割く必要があっため、当初計画より研究が遅れる部分があった。

今後の研究の推進方策

今後は、取り扱いが容易な有機レドックス分子やフェロセンを基幹物質にする予定であり、研究を効率的に進めていく。新たな院生1名と協力し、研究を推進していく。

次年度使用額が生じた理由

・予想以上に使用している化合物の取り扱いが困難であった。このため、研究の進行が一部遅れているため。
・当初の翌年度請求分に加え、適切な化合物の新たな合成・探索のため、試薬・消耗品等の購入に充てる。さらに、得られた化合物の機能評価のための物品購入に充て、研究を遂行する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Stimuli-responsive Mixed-valence Architectures: Synthetic Design and Interplay between Mobile and Introduced Charges2020

    • 著者名/発表者名
      Tahara Keishiro、Abe Masaaki
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 49 ページ: 485~492

    • DOI

      10.1246/cl.200069

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Charge-Separated Mixed Valency in an Unsymmetrical Acceptor?Donor?Donor Triad Based on Diarylboryl and Triarylamine Units2019

    • 著者名/発表者名
      Tahara Keishiro、Koyama Haruya、Fujitsuka Mamoru、Tokunaga Ken、Lei Xu、Majima Tetsuro、Kikuchi Jun-Ichi、Ozawa Yoshiki、Abe Masaaki
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 84 ページ: 8910~8920

    • DOI

      doi.org/10.1021/acs.joc.9b00836

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Zwitterionic Mixed Valence: Internalizing Counteranions into a?Biferrocenium Framework toward Molecular Expression of Half‐Cells in Quantum Cellular Automata2019

    • 著者名/発表者名
      Tahara Keishiro、Terashita Nazuna、Tokunaga Ken、Yabumoto Shiomi、Kikuchi Jun‐ichi、Ozawa Yoshiki、Abe Masaaki
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 25 ページ: 13728~13738

    • DOI

      DOI: 10.1002/chem.201902840

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Small anion-assisted electrochemical potential splitting in a new series of bistriarylamine derivatives: organic mixed valency across a urea bridge and zwitterionization2019

    • 著者名/発表者名
      Tahara Keishiro、Nakakita Tetsufumi、Starikova Alyona A、Ikeda Takashi、Abe Masaaki、Kikuchi Jun-ichi
    • 雑誌名

      Beilstein Journal of Organic Chemistry

      巻: 15 ページ: 2277~2286

    • DOI

      doi:10.3762/bjoc.15.220

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 有機半導体骨格を組み込んだカテコラトパラジウム及び白金錯体の合成と電荷移動特性2019

    • 著者名/発表者名
      芦原優也, 田原圭志朗, 角屋智史, 池田貴志, 小澤芳樹, 阿部正明
    • 学会等名
      錯体化学会第69回討論会
  • [学会発表] フェロセン部位を有する自己組織化単分子膜の作製と有機トランジスタの電荷捕獲層としての応用2019

    • 著者名/発表者名
      池田貴志, 田原圭志朗, 角屋智史, 芦原優也, 小澤芳樹, 阿部正明
    • 学会等名
      錯体化学会第69回討論会
  • [学会発表] Generation of Photo-Induced Mixed-Valence Subspecies with Charge-Separated Characters2019

    • 著者名/発表者名
      Keishiro Tahara, Yoshiki Ozawa, Masaaki Abe
    • 学会等名
      4th FZU-OPU Joint International Symposium on Photocatalysis, Photofunctional Materials and Nano-Science & Technology
  • [学会発表] Construction of ferrocene self-assembled monolayers for nonvolatile organic field effect transistor memory devices2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Ikeda, Keishiro Tahara, Tomofumi Kadoya, Yoshiki Ozawa, Masaaki Abe
    • 学会等名
      4th FZU-OPU Joint International Symposium on Photocatalysis, Photofunctional Materials and Nano-Science & Technology
  • [備考] research map

    • URL

      https://researchmap.jp/tahara297

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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