ヘテロ原子修飾型開殻グラフェンの精密合成と物性開発

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22350018
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 有機化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 森田 靖 大阪大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (70230133)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 構造有機化学 / 開殻有機分子 / 開殻グラフェンフラグメント / 二次電池

研究概要

開殻グラフェンフラグメントを基盤とした新しい電子・磁気機能の創出を目的とし、その部分骨格であるトリアンギュレンに三つの酸素官能基を導入したトリオキソトリアンギュレン (TOT) の誘導体の合成と物性解明を行った。置換基を変えることによりフロンティア軌道エネルギー準位や電子スピン密度分布を変調させ、分子自身の安定性、SOMO-SOMO相互作用による積層性、酸化還元挙動の制御に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Hexamethoxyphenalenyl as a Possible Quantum Spin Simulator: An Electronically Stabilized Neutral π Radical with Novel Quantum Coherence Owing to Extremely High Nuclear Spin Degeneracy (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita, 他 7 人
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 52 ページ: 4795-4799
  • DOI: DOI:10.1002/anie.201301435
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organic Rechargeable Batteries with Tailored Voltage and Cycle Performance (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Nishida, Y. Yamamoto, T. Takui, Y. Morita , 他3人
  • 雑誌名: ChemSusChem 巻: 6 ページ: 794-797
  • DOI: DOI:10.1002/cssc.201300010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooperation of Hydrogen-Bond and Charge-transfer Interactions in Molecular Complexes in the Solid State (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita, T. Murata, K. Nakasuji
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn 巻: 86 ページ: 183-197
  • DOI: DOI:10.1246/bcsj.20120241
  • 査読あり
• [雑誌論文] An ExtremelyRedox-active Air-stable Neutral π-Radical: Dicyanomethylene-substituted Triangulene with a Three-fold Symmetry (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita , 他7人
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 18 ページ: 16272-16276
  • DOI: DOI:10.1002/chem.201203755
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nucleobase-Functionalized 1,6-Dithiapyrene-type Electron-donors: Supramolecular Assemblies by Complementary Hydrogen-bonds and π-Stacks (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Murata, E. Miyazaki, K. Nakasuji, Y. Morita
  • 雑誌名: Cryst. Growth Des. 巻: 12 ページ: 5815-5822
  • DOI: DOI: 10.1021/cg301414s
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Surface Mediated Structure Transformation of Kinetic Framework Composed of Multi-interactive Ligand TPHAP and Co(II) (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yakiyama, A. Ueda, Y. Morita, M. Kawano
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 48 ページ: 10651-10653
  • DOI: DOI:10.1039/C2CC35078E
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tetrathiafulvalene-fused Porphyrins via Quinoxaline Linkers: Symmetric and Asymmetric Donor-acceptor Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita , S. Fukuzumi, 他12人
  • 雑誌名: ChemPhysChem 巻: 13 ページ: 3370-3382
  • DOI: DOI:10.1002/cphc.201200350
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Synthetic Two-spin Quantum Bit: g-Engineered Exchange-coupled Biradical Designed for Controlled-NOT Gate Operations (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita , T. Takui, 他13人
  • 雑誌名: Angew. Chem Int. Ed. 巻: 51 ページ: 9860-9864
  • DOI: DOI:10.1002/anie.201204489
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of Charge-transfer Complexes Assisted by Complementary Hydrogen Bonds of Nucleobases: TCNQ Complexes of a Uracil-substituted EDO-TTF (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita, 他4人
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 14 ページ: 6881-6887
  • DOI: DOI:10.1039/C2CE25889G
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulsed Electron Spin Nutation Spectroscopy of Weakly Exchange-coupled Biradicals: A General Theoretical Approach and Determination of the Spin Dipolar Interaction (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita , T. Takui, 他9 人
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 14 ページ: 9137-9148
  • DOI: DOI:10.1039/C2CP40778G
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tetrathiafulvalene-type Electron Donors Bearing Biimidazole Moieties: MultifunctionalUnits with Hydrogen Bonding Abilities (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Murata, K. Nakasuji, Y. Morita
  • 雑誌名: Eur. J. Org. Chem 巻: 22 ページ: 4123-4129
  • DOI: DOI:10.1002/ejoc.201200426
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Organic Conductors with Self-assembled Architectures of Biomolecules: Synthesis and Crystal Structures of Nucleobase-functionalized Tetrathiafulvalene Derivatives (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita, 他6人
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn. 巻: 85 ページ: 995-1006
  • DOI: DOI:10.1246/bcsj.20120102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chiral Stable Phenalenyl Radical: Synthesis, Electronic-spin Structure, and Optical Properties of [4]Helicene-structured Diazaphenalenyl (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita, 他6人
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 51 ページ: 6691-6695
  • DOI: DOI:10.1002/anie.201202654
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intermolecular Hydrogen-bond Networks and Physical Properties of BF4-and TCNQ・-Salts of Three-fold Symmetric Tris(alkylamino)phenalenyliums (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Murata, E. Miyazaki, T. Yokoyama, K. Nakasuji, Y. Morita
  • 雑誌名: Cryst. Growth Des 巻: 12 ページ: 804-810
  • DOI: DOI:10.1021/cg201120s
  • 査読あり
• [雑誌論文] 空気中でも安定な開殻有機分子:電子スピン非局在型中性ラジカルの合成と動的電子スピン物性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖、西田辰介、工位武治、中筋一弘
  • 雑誌名: 有機合成化学協会誌(総合論文)J. Synth. Org. Chem. Jpn 巻: 70 ページ: 50-59
  • URL: http://dx.doi.org/10.5059/yukigoseikyokaishi.70.50
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organic Tailored Batteries Materials Using Stable Open-shell Molecules with Degenerate Frontier Orbitals (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita , T. Takui, 他7 人
  • 雑誌名: Nature Mater 巻: 10 ページ: 947-951
  • DOI: DOI:10.1038/nmat3142
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redox-active Tubular Frameworks with TTF: Self-assemblies by Complementary Hydrogen-bonds and π-Stacks of TTF-phenyluracil (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Murata, S. Maki, M. Ohmoto, E. Miyazaki, Y. Umemoto, K. Nakasuji, Y. Morita
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 13 ページ: 6880-6884
  • DOI: DOI:10.1039/C1CE05794D
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heteroatom Functionalization of Phenalenyl: Synthesis, Structures, and Properties of Hexa-substituted Phenalenyliums (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Ueda, K. Yoshida, S. Suzuki, K. Fukui, K. Nakasuji, Y. Morita
  • 雑誌名: J. Phys. Org. Chem 巻: 24 ページ: 952-959
  • DOI: DOI:10.1002/poc.1916
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution-stable Triple-helicates of Quaterimidazole: Three-dimensional Crystal Structures and Optical Resolution by Chiral-Column HPLC (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita , 他7人
  • 雑誌名: Eur. J. Inorg. Chem. 巻: 23 ページ: 3438-3445
  • DOI: DOI:10.1002/ejic.201100488
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proton-transfer Salts between an EDT-TTF Derivative Having Imidazole-ring and Anilic Acids: Multi-dimensional Networks by Acid-baseHydrogen-bonds, π-Stacks and Chalcogen Atom Interactions (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita , 他3人
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 13 ページ: 3689-3691
  • DOI: DOI:10.1039/C1CE05326D
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic Stabilization Effect of a Spin-delocalized Neutral Radical: Synthesis of an 8-Cyano-6-oxophenalenoxyl Derivative and Quantitative Evaluation of the Electronic Spin Structure in terms of Resonance Structures (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita, 他7人
  • 雑誌名: Chem. Asian J 巻: 6 ページ: 1188-1196
  • DOI: DOI:10.1002/asia.201000793
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthetic Organic Spin Chemistry for Structurally Well-defined Open-shell Graphene Fragments (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita, S. Suzuki, K. Sato, T. Takui
  • 雑誌名: Nature Chem 巻: 3 ページ: 197-204
  • DOI: DOI:10.1038/nchem.985
  • 査読あり
• [雑誌論文] ESR and 1H-, 19F-ENDOR/TRIPLE Study of Fluorinated Diphenylnitroxides as Synthetic Bus Spin-qubit Radicals with Client Qubits in Solution (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita , T. Takui, 他8人
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 2 ページ: 449-453
  • DOI: DOI:10.1021/jz101650z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Air-stable Curved π-Radical Based on Corannulene: Dynamic Electronic-spin Structure Induced by Temperature-dependent Conformational Changes (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita, 他7 人
  • 雑誌名: Aust. J. Chem 巻: 63 ページ: 1627-1633
  • DOI: DOI.org/10.1071/CH10280
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supramolecular Architectures and Hydrogen-bond Directionalities of 4,4´-Biimidazole Metal Complexes Depending on Coordination Geometries (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Murata, Y. Yakiyama, K. Nakasuji, Y. Morita
  • 雑誌名: Cryst. Growth Des 巻: 10 ページ: 4898-4905
  • DOI: DOI:10.1021/cg100958r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hexaazaphenalene Derivatives: One-pot Synthesis, Hydrogen-bonded Chiral Helix, and Fluorescence Properties (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita , 他 6 人
  • 雑誌名: Org. Lett 巻: 12 ページ: 5036-5039
  • DOI: DOI:10.1021/ol102200v
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alternating Covalent Bonding Interactions in a One-dimensional Chain of a Phenalenyl-based Singlet Biradical Molecule Having KekuleStructures (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita , 他12人
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 132 ページ: 14421-14428
  • DOI: DOI:10.1021/ja1037287
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Bowl-shaped ortho-Semiquinone Radical Anion: Quantitative Evaluation of the Dynamic Behavior of Structural and Electronic Features (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita , 他9 人
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 49 ページ: 6333-6337
  • DOI: DOI:10.1002/anie.201002626
  • 査読あり
• [学会発表] 電子スピン非局在型中性ラジカルの新展開「金属錯体の固体物性最前線-金属錯体と固体物性物理と生物物性の連携新領域を目指して- (2013)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖
  • 学会等名: 東北大学卓越大学院研究会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 20130204-06
• [学会発表] レアメタルフリーの高性能分子スピン電池の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖
  • 学会等名: 大阪スマートエネルギー・ビジネスシーズコンペ受賞者発表会
  • 発表場所: 東京ビッグサイト
  • 年月日: 2013-02-01
• [学会発表] 開殻グラフェンフラグメント:空気中でも安定な有機中性ラジカルの設計・合成と蓄電デバイスへの展開 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖
  • 学会等名: 炭素材料学会セミナー
  • 発表場所: 東京 総評会館
  • 年月日: 2013-01-18
• [学会発表] Molecular Spin Battery: Tailor-made Rechargeable Battery Based on Air-stable Neutral Radicals (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita
  • 学会等名: International Conference on Molecule-based Magnets (ICMM2012)
  • 発表場所: Orlando, Florida(米国)
  • 年月日: 20121007-11
• [学会発表] 空気中でも安定な有機中性ラジカルの新展開:基礎物性と二次電池への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖
  • 学会等名: 京都大学大学院工学研究科 分子工学コロキウム
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2012-12-18
• [学会発表] 電子スピン非局在型の安定な有機中性ラジカルの新展開:基礎物性とコバルトフリー高性能Liイオン二次電池への挑戦 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖
  • 学会等名: 九州大学大学院薬学研究院機能分子合成化学セミナー
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2012-11-30
• [学会発表] 電子スピン非局在型の安定な有機中性ラジカルを活物質に用いたコバルトフリー高性能Liイオン二次電池 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖
  • 学会等名: 北海道大学元素戦略教育研究センター講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2012-05-25
• [学会発表] π電子系有機分子の合成を基盤にした電子スピンのマニピュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖
  • 学会等名: 第99回有機合成シンポジウム 社団法人 有機合成化学協会 2010年度DIC機能性材料賞受賞講演
  • 発表場所: 慶應義塾大学薬学部
  • 年月日: 20110615-16
• [学会発表] 空気中でも安定な有機中性ラジカルの最前線:基礎物性と分子スピンバッテリーへの展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖
  • 学会等名: フロンティア機能物質創製センターシンポジウム:機能性物質の最前線 -物質科学の新展開を目指して-
  • 発表場所: 財団法人西播地域地場産業振興センター
  • 年月日: 2011-12-18
• [学会発表] 電子スピンのマニピュレーション:π電子系有機分子を基盤にした分子技術 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖
  • 学会等名: RNシンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2011-12-10
• [学会発表] Chiral Neutral Radicals with An Extremely Spin-delocalized Nature (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita
  • 学会等名: Reactive Intermediates and Unusual Molecules" at 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu 米国
  • 年月日: 20101215-20
• [学会発表] Solution-stability and Optical Resolution of Triply-helical Metal Complexes of Quaterimidazole (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita
  • 学会等名: Designed Pi SystemsSynthesis, Properties, Theory and Function" at 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu 米国
  • 年月日: 20101215-20
• [学会発表] Air-stable pi-Extended Neutral Radical Chemistry: Molecular Design and Dynamic Electronic-spin Nature (2010)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖
  • 学会等名: 三菱化学 科学技術研究センターセミナー
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2010-11-08
• [学会発表] synthetic organic-spin chemistry」: 空気中でも安定な炭素中心型中性ジル新展開 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖
  • 学会等名: 京大グローバルCOE 「第七回有機元素化学セミナー
  • 発表場所: 京都大学 宇治キャンパス
  • 年月日: 2010-11-01
• [学会発表] Synthetic Organic-spin Chemistry:空気中でも安定な炭素中心型中性ラジカルの新展開 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖
  • 学会等名: 日本分析工業 JAIセミナー
  • 発表場所: 梅田スカイビル
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] Synthetic Organic-spin Chemistry: Molecular Design and Dynamic Electronic-spin Nature of Air-stable pi-Extended Neutral Radicals (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita
  • 学会等名: POSTECH WCU AMS Seminar
  • 発表場所: POSTECH
  • 年月日: 2010-10-13
• [学会発表] Synthetic Organic-spin Chemistry:空気中でも安定な炭素中心型中性ラジカルの新展開 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖
  • 学会等名: 日本化学会中国四国支部岡山地区化学講演会
  • 発表場所: 岡山大学 津島キャンパス
  • 年月日: 2010-01-31
• [図書] 有機中性ラジカルのπ電子科学」CSJカレントレビュー12 未来材料を創出するπ電子系の科学Part II研究最前線 11 章、日本化学会 編 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖
  • 総ページ数: 120-126
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 学術研究活性化委員会、「安定開殻有機分子を活用した次世代型二次電池」第二次先端ウオッチング調査:融合領域の創成 分子エレクトロニクスから分子スピントロニクスへの展望 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森田 靖
  • 総ページ数: 21-24
  • 出版者: 日本化学会
• [図書] Novel Applications of ESR/EPR: Quantum Computing/Quantum Information Processing" In EPR of Free Radicals in Solids II, Progress in Theoretical Chemistry and Physics Volume 25, edited by A. Lund, M. Shiotani (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita, T. Takui, 他8人
  • 総ページ数: 163-204
  • 出版者: Springer-Verlag, Dordrecht
• [図書] Author Profile for Angewandte Chemie (published by Wiley-VCH) (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita
  • 総ページ数: 4298
  • 出版者: Angew. Chem. Int. Ed
• [図書] 有機分子スピンバッテリーの開発 縮重フロンティア分子軌道を利用した二次電池」化学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西田辰介・森田 靖・佐藤和信・工位武治
  • 総ページ数: 37-43
  • 出版者: 化学同人
• [図書] New Jersey, "Curved π-Conjugated Stable Open-shell Systems Possessing Three-dimensional Molecular/Electronic-spin Structures" Chapter 4 In Fragments of Fullerenes and Carbon Nanotubes: Designed Synthesis, Unusual Reactions, and Coordination Chemistry, edi (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita
  • 総ページ数: 95-134
  • 出版者: A. Ueda, John Wiley&Sons Ltd
• [図書] Phenalenyls, Cyclopentadienyls, and Other Carbon-Centered Radicals" Chapter 3 In Stable Radicals: Fundamentals and Applied Aspects of Odd-Electron Compounds, edited by Robin Hicks (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita
  • 総ページ数: 81-145
  • 出版者: S. Nishida, John Wiley&Sons Ltd., Chichester
• [備考]
  • URL: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/nakasuji/morita/index.html
• [産業財産権] 有機半導体を用いた赤外線センサ (2012)
  • 発明者名: 森田 靖、村田剛志、横山正明、辻 良太郎、大塚岳夫、宮里涼子
  • 権利者名: 森田 靖、村田剛志、横山正明、辻 良太郎、大塚岳夫、宮里涼子
  • 産業財産権番号: 特願2012-035378
  • 出願年月日: 2012-02-21
• [産業財産権] 有機分子スピンバッテリー (2011)
  • 発明者名: 工位武治、佐藤和信、森田 靖
  • 権利者名: 工位武治、佐藤和信、森田 靖
  • 産業財産権番号: 特願2011-204821
  • 出願年月日: 2011-09-20
• [産業財産権] 有機分子スピンバッテリー (2011)
  • 発明者名: 工位武治、佐藤和信、森田 靖
  • 権利者名: 工位武治、佐藤和信、森田 靖
  • 産業財産権番号: PCT/JP2012/74000
  • 出願年月日: 2011-09-20
  • 外国