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2022 年度 実績報告書

高次アセンの構造物性相関理解の深化と基板上ナノカーボン合成への展開

研究課題

研究課題/領域番号 20H02816
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

林 宏暢  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主任研究員 (00736936)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード高次アセン / 基板上合成 / 構造物性相関 / ナノカーボン / グラフェンナノリボン / 前駆体 / 環状分子
研究実績の概要

前年度に達成した含窒素ウンデカセン合成に用いた中間体(テトラキノン)を利用し、熱変換型含窒素ヘプタセン前駆体・含窒素ノナセン前駆体の合成、および、それらの単結晶X線構造解析を達成した。基板上合成への展開を検討中であり、これらの研究を経て今後、一連の含窒素高次アセンの電子状態の解明だけでなく、炭素と水素のみから構成される高次アセンの電子状態との比較・構造物性相関の理解に大きくつながることが期待される。また、前年度に達成した含窒素ウンデカセンの系では、基板上合成を介して予想外の変換反応(ピロール縮環体生成など)が観測された。当該研究で得られた一連の含窒素高次アセン前駆体を基板上合成に利用することで、発見した反応の一般性を調査し、独自反応として利用したい。さらに当該研究期間では、実デバイス応用に有利なバルクでの含窒素高次アセン合成を検討した。特に、熱変換型含窒素ノナセン前駆体粉末を低真空下で高温加熱した後、質量分析を行ったところ、含窒素ノナセンに由来するピークが観測された。変換反応条件は改善の余地があるが、これは含窒素高次アセンの大量合成につながる成果である。また、上記のテトラキノンが有する折れ曲がり骨格を利用し、テトラアミノベンゼン4塩酸塩と脱水縮合させることで、含窒素シクラセン前駆体の合成を達成した。シクラセン類の合成は構造有機合成分野における金字塔である。当該研究で発展させた嫌気条件下での不安定分子合成技術を応用することで、含窒素シクラセン合成を達成したい。
また、2023年2月に奈良先端科学技術大学院大学からNIMS(物質・材料研究機構)先端材料解析研究拠点に異動した。基板上合成を自ら行える環境にあり、当該研究の知見を今後さらに発展させる。また、異動準備や実験環境整備の間、当該研究を通して得られた研究成果の論文投稿準備を行った。

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

    (17件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] An Atropisomerism Study of Large Cycloarylenes: [n]Cyclo‐4,10‐Pyrenylenes’ Case2023

    • 著者名/発表者名
      Kurosaki Ryo、Morimoto Hirofumi、Matsuo Kyohei、Hayashi Hironobu、Yamada Hiroko、Aratani Naoki
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 29 ページ: e202203848

    • DOI

      10.1002/chem.202203848

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Series of Soluble Planar Oligorylenes up to Hexarylene2023

    • 著者名/発表者名
      Fujita Ryuichi、Yoshida Shoko、Kano Haruka、Matsuo Kyohei、Hayashi Hironobu、Yamada Hiroko、Aratani Naoki
    • 雑誌名

      Chinese Journal of Chemistry

      巻: 41 ページ: 1023~1027

    • DOI

      10.1002/cjoc.202200692

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polyazaacene and Cyclazaacene Precursors Synthesized by Dehydration Condensation from a Versatile Bis‐alpha‐diketone Unit Having an Anthracene Skeleton2022

    • 著者名/発表者名
      Chan Yee Seng、Hayashi Hironobu、Sato Shizuka、Kasahara Shoma、Matsuo Kyohei、Aratani Naoki、Yamada Hiroko
    • 雑誌名

      European Journal of Organic Chemistry

      巻: 2022 ページ: e202200621

    • DOI

      10.1002/ejoc.202200621

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On-surface synthesis of hydroxy-functionalized graphene nanoribbons through deprotection of methylenedioxy groups2022

    • 著者名/発表者名
      Ohtomo Manabu、Hayashi Hironobu、Shiotari Akitoshi、Kawamura Mayu、Hayashi Ryunosuke、Jippo Hideyuki、Yamaguchi Junichi、Ohfuchi Mari、Aratani Naoki、Sugimoto Yoshiaki、Yamada Hiroko、Sato Shintaro
    • 雑誌名

      Nanoscale Advances

      巻: 4 ページ: 4871~4879

    • DOI

      10.1039/D2NA00031H

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of oligoacenes using precursors for evaluation of their electronic structures2022

    • 著者名/発表者名
      Yamada Hiroko、Hayashi Hironobu
    • 雑誌名

      Photochemical & Photobiological Sciences

      巻: 21 ページ: 1511~1532

    • DOI

      10.1007/s43630-022-00235-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phosphaacene as a structural analogue of thienoacenes for organic semiconductors2022

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Kyohei、Okumura Rina、Hayashi Hironobu、Aratani Naoki、Jinnai Seihou、Ie Yutaka、Saeki Akinori、Yamada Hiroko
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 ページ: 13576~13579

    • DOI

      10.1039/D2CC05122B

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and properties of 10,20-bis(triisopropylsilylethynyl)-tetrabenzo-5,15-diazaporphine2022

    • 著者名/発表者名
      Sugano Yuki、Matsuo Kyohei、Hayashi Hironobu、Aratani Naoki、Yamada Hiroko
    • 雑誌名

      Journal of Porphyrins and Phthalocyanines

      巻: 27 ページ: A~I

    • DOI

      10.1142/S1088424622500766

    • 査読あり
  • [学会発表] ジケトンとジアミンとの脱水縮合反応を用いた大環状分子の合成2023

    • 著者名/発表者名
      南野直人、林宏暢、荒谷直樹、山田容子
    • 学会等名
      第32回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 高効率な電荷輸送特性を示す一次元カラム構造を形成したテトラベンゾポルフィリンの単結晶電界効果トランジスタ2023

    • 著者名/発表者名
      林 宏暢、Zhu Juanjuan、松尾 恭平、荒谷 直樹、山田 容子
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] トリプチセン誘導体を利用したポーラスナノシートの合成2023

    • 著者名/発表者名
      山本 築、林 宏暢、松尾恭平、荒谷 直樹、山田 容子
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] On-surface synthesis and characterization of tetraazaundecacene and its derivatives2022

    • 著者名/発表者名
      Hironobu Hayashi, Hiroko Yamada
    • 学会等名
      第63回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン 総合シンポジウム
  • [学会発表] 可逆的ボロン酸エステル形成を利用した環状分子の合成:異性体の分離効果2022

    • 著者名/発表者名
      笠原彰真、林 宏暢、荒谷 直樹、山田 容子
    • 学会等名
      第32回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] Polyazaacenes Generation by Using Precursor Methods2022

    • 著者名/発表者名
      Yee Seng CHAN, Hironobu Hayashi, Naoki Aratani, Hiroko Yamada
    • 学会等名
      241st ECS Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] On-surface synthesis of armchair-type graphene nanoribbons by using p-dihalobenzene-based precursors2022

    • 著者名/発表者名
      Hironobu Hayashi, Junichi Yamaguchi, Takayuki Okumura, Daichi Kishimoto, Hideyuki Jippo, Kyohei Matsuo, Naoki Aratani, Mari Ohfuchi, Sintaro Sato, Hiroko Yamada
    • 学会等名
      International Workshop On-Surface Synthesis (OSS22)
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Oligoacenes as Ladder-Type pi-Conjugated Molecules2022

    • 著者名/発表者名
      Hironobu Hayashi
    • 学会等名
      The 2nd Workshop on Ladder Polymer Science
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Polyazaacene and cyclazaacene precursor synthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Hironobu Hayashi、Hiroko Yamada
    • 学会等名
      11th singapore international chemical conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Atomically Precise Nanochemistry2023

    • 著者名/発表者名
      Hironobu Hayashi、Hiroko Yamada
    • 総ページ数
      24
    • 出版者
      Wiley Online Library

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公開日: 2023-12-25  

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