前例なき構造特性を持つ新奇ラダーポリマー類の開発と物性研究および機能開拓

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H02784
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 石割 文崇 大阪大学, 大学院工学研究科, 講師 (00635807)
• 研究分担者: 福島 孝典 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (70281970)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: ラダーポリマー / 高分子反応 / ミクロ多孔性 / キラル

研究実績の概要

新しい構造特性を持つポリマーの創成は、材料科学を中心に様々な分野に大きなインパクトを与える可能性がある。本研究では、(1)配座柔軟性ジアザシクロオクタン(DACO)含有ラダーポリマーに関する継続的研究に加え、(2)脈動運動を実現する片方巻らせん状ラダーポリマー、(3)二面性ラダーポリマーと言った、これまで考案すらされていなかった独創的かつ前例無き構造特性のラダーポリマーを世界に先駆けて開発し、それらの物性研究・機能開拓を行う。2021年度は上記(1)~(3)の3つの研究項目に関して下記のような成果が得られた。
(研究項目1) DACO含有ラダーポリマーの物性研究: 2021年度に開発したN上にアシル基を有するDACO含有ラダーポリマーの、固体状態における諸物性について調査した。熱重量分析においては、これまでに開発してきたNアルキルラダーポリマーと比較して高い熱安定性を示すことを見出した。また、配座柔軟性を有するものの、その活性化エネルギーは高いものであり、固体状態ではミクロ多孔性を示した。また、細孔分布では1nm以上の大きなミクロ孔は大きく減少し、より均一な細孔分布を有することがわかった。
(研究項目2) 脈動らせん状ラダーポリマー：2021年度に得られた光学活性なDACO含有ラダーポリマーに対し、酸を添加したとこと、CDスペクトルが変化し、動的な挙動を示すことを見出した。研究項目1と2のの後続研究として2023年度から新たな基盤研究をスタートさせることになったため、今後も継続して研究を続けていく。
(研究項目3)二面性ラダーポリマー：得られたプロトタイプのポリマーの一次構造を確定するために、モデル低分子を合成しその反応性を調べた結果、反応が高い幾何選択性で進行したことが確認された。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Heidelberg University/Friedrich-Alexander-Universitat(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Heidelberg University/Friedrich-Alexander-Universitat
• [国際共同研究] Tampere University(フィンランド)
  • 国名: フィンランド
  • 外国機関名: Tampere University
• [国際共同研究] GITAM(インド)
  • 国名: インド
  • 外国機関名: GITAM
• [国際共同研究] The University of Texas at Austin(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: The University of Texas at Austin
• [国際共同研究] University of Southern Denmark(デンマーク)
  • 国名: デンマーク
  • 外国機関名: University of Southern Denmark
• [雑誌論文] 3,11‐Diaminodibenzo[a,j]phenazine: Synthesis, Properties, and Applications to Troeger's Base‐Forming Ladder Polymerization (2023)
  • 著者名/発表者名: Izumi Saika、Inoue Keiki、Nitta Yuya、Enjou Tomoya、Ami Takahiro、Oka Kouki、Tohnai Norimitsu、Minakata Satoshi、Fukushima Takanori、Ishiwari Fumitaka、Takeda Youhei
  • 雑誌名: Chemistry - A European Journal 巻: 29 ページ: e202202702/1-6
  • DOI: 10.1002/chem.202202702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supramolecular Recognition within a Nanosized “Buckytrap” That Exhibits Substantial Photoconductivity (2023)
  • 著者名/発表者名: Sen Sajal、Ishiwari Fumitaka、Kaur Ramandeep、Ishida Masatoshi、Ray Debmalya、Kikuchi Koichi、Mori Takehiko、B?hring Steffen、Lynch Vincent M.、Saeki Akinori、Guldi Dirk M.、Sessler Jonathan L.、Jana Atanu
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 145 ページ: 1031～1039
  • DOI: 10.1021/jacs.2c10555
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Thermodynamic Control of Intramolecular Singlet Fission and Exciton Transport in Linear Tetracene Oligomers (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Shunta、Sakai Hayato、Fuki Masaaki、Ooie Rikuto、Ishiwari Fumitaka、Saeki Akinori、Tkachenko Nikolai V.、Kobori Yasuhiro、Hasobe Taku
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 62 ページ: e202202702/1-6
  • DOI: 10.1002/anie.202217704
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Triptycene-Based Tripodal Self-Assembled Monolayer on Indium Tin Oxide (2023)
  • 著者名/発表者名: Das Saunak、Ishiwari Fumitaka、Shoji Yoshiaki、Fukushima Takanori、Zharnikov Michael
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 127 ページ: 2088～2097
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c08390
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Overcoming the entropy of polymer chains by making a plane with terminal groups: a thermoplastic PDMS with a long-range 1D structural order (2023)
  • 著者名/発表者名: Chen Yugen、Ishiwari Fumitaka、Fukui Tomoya、Kajitani Takashi、Liu Haonan、Liang Xiaobin、Nakajima Ken、Tokita Masatoshi、Fukushima Takanori
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 14 ページ: 2431～2440
  • DOI: 10.1039/D2SC05491D
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Combinatorial Exploration of Monovalent Metals (M, M′) in Alkali, 11th-, and 13th-Group Elements toward (M/M′)-(Bi/Sb)-I Solar Cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa Chisato、Nishikubo Ryosuke、Ishiwari Fumitaka、Saeki Akinori
  • 雑誌名: ACS Applied Energy Materials 巻: 5 ページ: 6291～6301
  • DOI: 10.1021/acsaem.2c00651
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multivariate Analysis of Mixed Ternary and Quaternary A-Site Organic Cations in Tin Iodide Perovskite Solar Cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi Eita、Nishikubo Ryosuke、Ishiwari Fumitaka、Nakamura Tomoya、Wakamiya Atsushi、Saeki Akinori
  • 雑誌名: ACS Materials Letters 巻: 4 ページ: 1124～1131
  • DOI: 10.1021/acsmaterialslett.2c00229
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploration of charge transport materials to improve the radiation tolerance of lead halide perovskite solar cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Murakami Yoshiyuki、Nishikubo Ryosuke、Ishiwari Fumitaka、Okamoto Kazumasa、Kozawa Takahiro、Saeki Akinori
  • 雑誌名: Materials Advances 巻: 3 ページ: 4861～4869
  • DOI: 10.1039/d2ma00385f
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improved Predictions of Organic Photovoltaic Performance through Machine Learning Models Empowered by Artificially Generated Failure Data (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyake Yuta、Kranthiraja Kakaraparthi、Ishiwari Fumitaka、Saeki Akinori
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 巻: 34 ページ: 6912～6920
  • DOI: 10.1021/acs.chemmater.2c01294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Ammonium and Alkali Metal Additives on Anisotropic Photoconductivities and Solar Cell Efficiencies of Two-Dimensional Lead Halide Perovskites (2022)
  • 著者名/発表者名: Shimono Rei、Nishikubo Ryosuke、Ishiwari Fumitaka、Saeki Akinori
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 126 ページ: 17894～17903
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c06285
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotaxanes with dynamic mechanical chirality: Systematic studies on synthesis, enantiomer separation, racemization, and chiral-prochiral interconversion (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishiwari Fumitaka、Takata Toshikazu
  • 雑誌名: Frontiers in Chemistry 巻: 10 ページ: 1025977/1-13
  • DOI: 10.3389/fchem.2022.1025977
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Single-Molecule Observation of Redox Reactions Enabled by Rigid and Isolated Tripodal Molecules (2022)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Yuzu、Yokota Yasuyuki、Wong Raymond A.、Hong Misun、Takeya Jun、Osawa Saho、Ishiwari Fumitaka、Shoji Yoshiaki、Harimoto Takashi、Sugimoto Keisuke、Ishigaki Yusuke、Suzuki Takanori、Fukushima Takanori、Kim Yousoo
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 127 ページ: 746～758
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c07362
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of a Non-Conjugated Backbone Polymer Bearing [1]Benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene with a Herringbone Packing Motif (2022)
  • 著者名/発表者名: Kranthiraja Kakaraparthi、Nomura Mayuka、Ishiwari Fumitaka、Saeki Akinori
  • 雑誌名: Journal of Photopolymer Science and Technology 巻: 35 ページ: 205～211
  • DOI: 10.2494/photopolymer.35.205
  • 査読あり
• [学会発表] 優れた円偏光発光特性を示すC3キラルトルキセン類の開発とデバイス応用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 石割 文崇・大峰拓也・廣瀬 崇至・森 直・相澤 直矢・佐伯 昭紀
  • 学会等名: 第70回 応用物理学会春季学術講演会, 上智大学 四谷キャンパス
• [学会発表] C3キラルなトルキセン類の蛍光およびリン光における優れた円偏光発光特性の理論解析とデバイス応用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 石割 文崇・大峰拓也・廣瀬 崇至・森 直・相澤 直矢・佐伯 昭紀
  • 学会等名: 日本化学会 第103回春季年会, 東京理科大学 野田キャンパス
• [学会発表] ポリN,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート類が示す重合誘起発光挙動 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大家 陸斗 ・石割 文崇 ・佐伯 昭紀
  • 学会等名: 第71回高分子学会年次大会 オンライン開催
• [学会発表] 三脚型トリプチセンを両末端に有するポリエチレンクグリコールの水中での自己集合挙動 (2022)
  • 著者名/発表者名: 陳 玉根・石割 文崇 ・福井 智也・梶谷 孝・福島 孝典
  • 学会等名: 第71回高分子学会年次大会 オンライン開催
• [学会発表] 含窒素八員環構造によりラダー架橋されたアントラセン二量体の合成と光物理的物性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 松田 颯太・石割 文崇・酒井 隼人・羽曾部 卓・佐伯 昭紀
  • 学会等名: 第19回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム 岡山大学 津島キャンパス 創立五十周年記念館
• [学会発表] 窒素上に酢酸基を有する1,5-ジアザシクロオクタン類の特異な脱炭酸挙動 (2022)
  • 著者名/発表者名: 村山直輝・石割文崇・佐伯 昭紀
  • 学会等名: 第19回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム 岡山大学 津島キャンパス 創立五十周年記念館
• [学会発表] C3キラルな二面性トルキセン類が示す優れた円偏光発光異方性とその解釈 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大峰 拓也・石割 文崇・廣瀬 崇至・佐伯 昭紀
  • 学会等名: 第19回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム 岡山大学 津島キャンパス 創立五十周年記念館
• [学会発表] 二面性ラダーポリマーの精密合成とその性質 (2022)
  • 著者名/発表者名: 室谷 一晴・石割 文崇・佐伯 昭紀
  • 学会等名: 第19回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム 岡山大学 津島キャンパス 創立五十周年記念館
• [学会発表] ジアザシクロオクタン骨格を主鎖に持つ配座柔軟性ラダーポリマーの合成と物性および酸/塩基応答性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石割 文崇・ 井上 恵希・三宅 小百合・福島 孝典・佐伯 昭紀
  • 学会等名: 第19回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム 岡山大学 津島キャンパス 創立五十周年記念館
• [学会発表] Synthesis and Properties of Bifacial Fully Conjugated Ladder Polymer (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Murotani, Fumitaka Ishiwari, Akinori Saeki
  • 学会等名: 19th International Symposium on Novel Aromatic Compounds, University of Warsaw, Poland
• [学会発表] C3-Chiral syn-5,10,15-Trisubstituted Truxenes Exhibit a Large Dissymmetry Factor of Circularly Polarized Luminescence (2022)
  • 著者名/発表者名: Takuya Omine, Fumitaka Ishiwari, Takashi Hirose, Akinori Saeki
  • 学会等名: 19th International Symposium on Novel Aromatic Compounds, University of Warsaw, Poland
• [学会発表] Synthesis and Property of Ladder-type Polymers and π-Systems Bridged with Conformationally Flexible Diazacyclooctane Rings (2022)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Ishiwari
  • 学会等名: 19th International Symposium on Novel Aromatic Compounds, University of Warsaw, Poland
• [学会発表] 二面性ラダーポリマーの合成とその高次構造および 光・電子物性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 室谷 一晴・石割 文崇・佐伯 昭紀
  • 学会等名: 第71回高分子討論会, 北海道大学
• [学会発表] ポリN,N-ジメチルアミノエチルアクリレート類が示す重合誘起発光挙動の構造物性相関 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大家 陸斗・石割 文崇・佐伯 昭紀
  • 学会等名: 第71回高分子討論会, 北海道大学
• [学会発表] N,N’-ジアシルジアザシクロオクタン骨格を主鎖にもつラダーポリマーの配座変換挙動と固体構造 (2022)
  • 著者名/発表者名: 井上 恵希・石割 文崇・福島 孝典
  • 学会等名: 第71回高分子討論会, 北海道大学
• [学会発表] ジアザシクロオクタン構造を主鎖に持つラダーポリマーのダイナミクスと物性との相関 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石割 文崇・井上 恵希・福島 孝典
  • 学会等名: 第71回高分子討論会, 北海道大学
• [学会発表] 二面性をデザインしたπ共役ポリマーの高次構造形成と光電子物性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石割 文崇・阿部 大樹・Yin Yalun・福島 孝典
  • 学会等名: 第32回 基礎有機化学討論会, 京都パルスプラザ
• [学会発表] 蛍光基を導入したジベンゾジアザシクロオクタン誘導体のイオン認識能の調査 (2022)
  • 著者名/発表者名: 三宅小百合・石割文崇・佐伯昭紀
  • 学会等名: 第32回 基礎有機化学討論会, 京都パルスプラザ
• [学会発表] C3キラルトルキセン類の蛍光およびリン光における優れた円偏光異方性とその解釈 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大峰拓也・石割 文崇・廣瀬 崇至・森 直・佐伯 昭紀
  • 学会等名: 第32回 基礎有機化学討論会, 京都パルスプラザ
• [学会発表] アントラセン含有ジアザシクロオクタン誘導体における対称性の破れを伴う不斉結 晶化挙動と光学活性化合物調製への応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 松田 颯太・石割 文崇・佐伯 昭紀
  • 学会等名: 基礎有機化学会 若手オンラインシンポジウム (第2回), オンライン
• [学会発表] 面を持つ分子集合体・高分子の創製と機能 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石割 文崇
  • 学会等名: 日本化学会北海道支部後援, 北海道大学大学院理学研究院化学部門, 有機化学第一研究室 (鈴木孝紀 研究室), 講演会, 北海道大学
  • 招待講演
• [学会発表] 面を持つ新たな高分子の開発と展望 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石割 文崇
  • 学会等名: 高分子学会関西支部, 第99回 高分子若手研究会, 京都大学桂キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] Development of Structurally Well-defined and Conformationally Flexible Ladder Polymers (2022)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Ishiwari
  • 学会等名: THE INAUGURAL OU-WUT JOINT SYMPOSIUM ON PHYSICAL ORGANIC CHEMISTRY 2022, Warsaw University of Technology, Poland
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] Dr. Fumitaka Ishiwari, Home Page
  • URL: https://sites.google.com/view/fishiwari/home
• [学会・シンポジウム開催] The 2nd Workshop on Ladder Polymer Science (2022)