| 研究課題/領域番号 |
22K05065
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
迫 克也 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90235234)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 分子ワイヤ / 分子フォトダイオード / シクロファン / カチオン応答性 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、単一分子エレクトロニクス素子として、①カチオン応答性高機能分子フォトダイオードを指向した新奇なシクロファン分子ワイヤを創製し、②その物性評価を行い、光誘起による整流性を調べ、カチオン応答性の違いにより整流性が制御されるかについて明らかにすることである。
2022年度は、剛直構造の[3.3]パラシクロファン構造（B）にドナー(D)、光増感部(P)を三次元的に配置したD-B-D 間の立体的配置が制御された光誘起電子移動制御機能を有するA-B(P)-D-B(G,G)B-D多元系シクロファン分子ワイヤを創製するための基本ユニットとして、光増感部(P)としての1-ピレニル基（1-pyrene）を組み込んだ [3.3]パラシクロファン架橋部にドナー部(D)としてTTFの基本ユニットである1,4-ジチアフルベン（DTF）を三次元的に配置した新規なD-B(P)-D三元系シクロファン分子（DTF-B(1-pyrene)-DTF）の合成に成功した。
1-ピレニル基をシクロファンベンゼンに導入したDTF-B(1-pyrene)-DTF の電気化学測定では、DTFラジカルカチオン生成過程がピレンの影響により２つに分裂しかかった挙動が観測されたことから、ピレンによるDTFドナーへの電子供与性に違いがあることが明らかになり、電子移動の方向性制御の可能性が示された。
また発光スペクトル測定では、母体となる光増感部(P)としての1-ピレニル基（1-pyrene）を組み込んだ [3.3]パラシクロファン-ジオン（B(1-pyrene)シクロファン-ジオン）はピレンによる蛍光が観測されたが、合成したDTF-B(1-pyrene)-DTF では消光した。このことから、光増感部(P)としての1-ピレニル基と[3.3]パラシクロファン架橋部のDTFドナー間に光誘起電子移動が存在することが明らかになった。
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| 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
光増感部(P)としての1-ピレニル基（1-pyrene）を組み込んだ新規なD-B(P)-D三元系シクロファン分子（DTF-B(1-pyrene)-DTF）の合成に成功し、光増感部(P)としての1-ピレニル基と[3.3]パラシクロファン架橋部のDTFドナー間に光誘起電子移動が存在することが明らかになった。
シクロファン分子ワイヤの合成には至らなかったが、シクロファン分子ワイヤの重要な合成中間体として、カチオン応答性部(SG)として4-ピリジル基（4-Py）を導入し、架橋部にtetrathiapentalene-thione（TTP-thione）のような反応性ドナー部（reactive D）と異なるドナー（DTFドナー）の２つのドナー部を組み込んだ新規なカチオン応答性配制御機能を有するD-B(SG)-reactiveD‘シクロファン(DTF-Bis(4-Py)-PCP-TPP)の合成に成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
シクロファン分子ワイヤを創製するための基本ユニットとして、重要な合成中間体であるシクロファン架橋部にtetrathiapentalene-thione（TTP-thione）のような反応性ドナー部（reactive D）を組み込んだカチオン応答性配制御機能を有するD-B(G)-reactive Dシクロファンが合成できたので、シクロファンダイマーの合成法を再検討して、目的とするD-B(P)-D-B(SG)-D三元系シクロファンダイマーを合成する。
蛍光分析による光誘起電子移動評価及び、カチオン添加の外的刺激を変化させた電気化学的測定、吸収スペクトル測定及びESR測定によりカチオン応答性機能について明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
必要な高価な薬品を購入せず安価な原料から合成により供給し節約できたこと、研究室および所属研究機関で現有している試薬を用いるいることで、当初の予想以上に円滑に研究を進めることができたため、使用額が生じた。
本研究内容の性質上、合成実験に必要な合成・測定試薬及びガラス器具（合成・測定）が、消耗品中の薬品・ガラス器具の経費が占める割合も比較的大きいので、令和５年度の使用計画は、繰り越し分を主に購入する合成・測定試薬及びガラス器具（合成・測定）に合算して使用することを計画している。
研究費は主に消耗品費として使用する予定である。これは有機合成を土台とする本研究内容の性質上、合成実験に必要な薬品類、ガラス器具等を購入する必要があるためである。また、得られた研究成果の学会発表のための国内旅費にも研究費の一部を割り当てる予定である。
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