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2015 年度 実績報告書

巨大π電子系スピン非局在型の安定有機ラジカルを基盤とした新機能の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 25288022
研究機関愛知工業大学

研究代表者

森田 靖  愛知工業大学, 工学部, 教授 (70230133)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードトリオキソトリアンギュレン(TOT) / 有機中性ラジカル / π積層ラジカルポリマー / 混合原子価塩 / 一次元カラム構造 / メソポーラスシリカ / 酸化還元
研究実績の概要

課題A:平成27年度はトリオキソトリアンギュレン(TOT)の分子骨格内部に窒素原子を導入した triaza-TOT の合成検討を行った。これまでに我々が確立したTOT誘導体の合成法を基にして、ピリジンのハロゲン置換体を出発原料とする合成ルートを立案し、各種合成条件を検討した。しかし、窒素原子導入による電子状態の変化のためか、目的物の合成には至らなかった。抜本的な合成ルート・反応の再検討、窒素原子の導入位置やその数などのターゲット分子の再設計といった、多面的な方針変更が必要であると考えられる。
課題B:ハロゲン置換TOT誘導体と各種カチオンとの混合原子価塩の作製検討を継続して行い、リチウムと塩素置換体との組み合わせにおいて、ほぼ均一な積層構造を有する塩を得た。この塩は室温伝導度が約100 Scm-1と高い導電性を示した。また、TOT誘導体の幅を広げ、アルキル基やシアノ基などの置換基を有する誘導体の電解酸化法による混合原子価塩の合成を試みた。現時点では良質な単結晶試料は得られていないが、これらの誘導体においても高導電性が期待される混合原子価状態にある塩が得られている。中性ラジカル状態で有機溶媒に対して溶解性を示すアルコキシ基を導入したTOTについて、中性ラジカルとアニオン塩を溶液中で混合した状態から再結晶することでも、混合原子価塩を得ることに成功した。
課題C:前年度までに合成を達成したTOTラジカル多孔質シリカの、細孔壁内部におけるTOT骨格の配列を調べるために、広角XRD測定を行った。その結果、シリケートは周期的細孔性構造を有するものの、細孔壁内部は非晶質であり、TOT骨格同士は互いに孤立した状態にあることが推測された。この物質を活物質として用いた二次電池の特性評価を行ったところ、良好な放電容量が得られた。一方、サイクル特性は100サイクル後で66%と比較的高いものの、剛直な構造体から予測されたほどの大きな向上は見られなかった。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (40件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 10件、 招待講演 6件) 図書 (3件) 産業財産権 (6件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] Selective Formation of Conductive Network by Radical-Induced Oxidation2016

    • 著者名/発表者名
      Koo, J.-Y.; Yakiyama, Y.; Lee, G.-R.; Lee, J.; Choi, H. C.; Morita, Y.; Kawano, M.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 138 ページ: 1776-1779

    • DOI

      10.1021/jacs.5b12355

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Conductive Properties of Crystals Containing Open-Shell Trioxotriangulene Radicals2016

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita, K.; Kawakami, T.; Morita, Y.; Saito, T.; Yamanaka, S.; Okumura, M.; Yamaguchi, K.
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 89 ページ: 315-333

    • DOI

      10.1246/bcsj.20150322

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Nanometer-Thick Water Layer at High Humidity on Dynamic Crystalline Material Composed of Multi-Interactive Molecules2015

    • 著者名/発表者名
      Yakiyama, Y.; Lee, G. R.; Kim, S. Y.; Matsushita, Y.; Morita, Y.; Park, M. J.; Kawano, M.
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 51 ページ: 6828-6831

    • DOI

      10.1039/C5CC01568E

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Redox Active Diazaphenalenyl-based Molecule and Neutral Radical Formation2015

    • 著者名/発表者名
      Koo, J. Y.; Yakiyama, Y.; Kim, J.; Morita, Y.; Kawano, M.
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 44 ページ: 1131-1133

    • DOI

      10.1246/cl.150410

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] レアメタルを使わない二次電池の実現に向けた新しい有機電極活物質のサイクル特性向上2015

    • 著者名/発表者名
      森田 靖・西田辰介・村田剛志
    • 雑誌名

      月刊MATERIAL STAGE

      巻: 15 ページ: 56-60

  • [学会発表] 安定有機中性ラジカルを正極活物質とする二次電池の高性能化2016

    • 著者名/発表者名
      藤崎めぐみ・辻 良太郎・慶島美和・村田剛志・森田 靖
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] トリオキソトリアンギュレン中性ラジカルのオリゴマーの合成と物性2016

    • 著者名/発表者名
      松井崇昇・村田剛志・森田 靖・辻 良太郎・武元一樹
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 光学活性なアンモニウムカチオンを含むトリオキソトリアンギュレンの混合原子価塩の結晶構造と物性2016

    • 著者名/発表者名
      平松将弥・鳥居 剛・村田剛志・森田 靖
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 安定有機中性ラジカルの自己組織化真空蒸着膜2016

    • 著者名/発表者名
      慶島美和・宮田貴裕・伊藤 宏・辻 良太郎・村田剛志・森田 靖
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] スピン非局在型安定有機中性ラジカルの蒸着薄膜形態制御と電子物性2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤 宏・宮田貴裕・慶島美和・辻 良太郎・村田剛志・森田 靖
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 縮合多環πラジカルが構築する一次元π積層ラジカルポリマーによるキラル混合原子価塩の開発2016

    • 著者名/発表者名
      鳥居 剛・平松将弥・村田剛志・森田 靖
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 安定有機中性ラジカルおよびグラファイトから成る有機二次電池2016

    • 著者名/発表者名
      西山淳也・信国浩文・慶島美和・辻 良太郎・村田剛志・森田 靖
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] ジシアノメチレン部位を有する縮合多環安定中性ラジカルの電子物性および結晶構造2016

    • 著者名/発表者名
      安藤沙也伽・西田辰介・古川 貢・村田剛志・森田 靖
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 長鎖アルキル基を導入したトリオキソトリアンギュレン誘導体の合成と物性2016

    • 著者名/発表者名
      江野澤英穂・村田剛志・森田 靖
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] Synthesis and Material Challenges of Open-Shell Organic π-Electronic Molecules and their Aggregates2016

    • 著者名/発表者名
      森田 靖
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular Spin Battery Based on Air-stable Carbon-centered Neutral Radicals2016

    • 著者名/発表者名
      Morita, Y.; Tsuji, R.; Fujisaki, M.; Nobukuni, H.; Keishima, M.; Murata, T.
    • 学会等名
      2nd Annual World Congress of Smart Materials-2016 (WCSM-2016)
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-03-04 – 2016-03-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Vapor-Deposited Thin-films of Trioxotriangulene Neutral Radicals: Self-Assembled Structure and Electronic Properties2016

    • 著者名/発表者名
      Ito, H.; Miyata, T.; Keishima, M.; Tsuji, R.; Murata, T.; Morita, Y.
    • 学会等名
      CEMS International Symposium on Supramolecular Chemistry & Functional Materials 2016 (CEMSupra2016)
    • 発表場所
      東京大学伊藤謝恩ホール
    • 年月日
      2016-01-13 – 2016-01-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical and Experimental Investigations on Near-infrared Absorption of Trioxotriangulene Derivatives with π-Stacked Columnar Structures2015

    • 著者名/発表者名
      Wang, Q.; Ikabata, Y.; Yoshikawa, T.; Ueda, A.; Murata, T.; Kariyazono, K.; Okamoto, H.; Morita, Y.; Nakai, H.
    • 学会等名
      Symposium #142“Recent Progress in Molecular Theory for Excited-state Electronic Structure and Dynamics” The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2015)
    • 発表場所
      Honolulu 米国
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbon-Centered Neutral Radicals / Carbon Nanotube Composite Cathodes for High-performance Li-ion Rechargeable Batteries2015

    • 著者名/発表者名
      Tsuji, R; Fujisaki, M.; Nobukuni, H.; Morita, Y.
    • 学会等名
      Symposium #291 Challenge for Rare Element-free Functional Material” The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2015)
    • 発表場所
      Honolulu 米国
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Thin Films of Electronic-spin Delocalized Neutral Radical: Morphology and Photoelectronic Properties2015

    • 著者名/発表者名
      Miyata, T.; Tsuji, R.; Keishima, M.; Morita, Y.
    • 学会等名
      Symposium #291 “Challenge for Rare Element-free Functional Material” The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2015)
    • 発表場所
      Honolulu 米国
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Transport Properties of π-Stacked Radical Polymer Based on Trioxotriangulene Neutral Radicals2015

    • 著者名/発表者名
      Morita, Y.; Yamada, C.; Torii, T.; Murata, T.
    • 学会等名
      Symposium #109“Frontiers of Molecular Magnetism” The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2015)
    • 発表場所
      Honolulu 米国
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Air-stable Carbon-centered Neutral Radicals: Challenges for Electrode-active Materials2015

    • 著者名/発表者名
      Morita, Y.; Nobukuni, H.; Murata, T.; Keishima, M.; Tsuji, R.
    • 学会等名
      Symposium #309 "Nitroxide Radicals: Synthesis and Functional Bio-/Nanomaterials” The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2015)
    • 発表場所
      Honolulu 米国
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電子スピン非局在型炭素中心中性ラジカルの新展開2015

    • 著者名/発表者名
      森田 靖
    • 学会等名
      九州大学大学院総合理工学府特別講演
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2015-12-04 – 2015-12-04
    • 招待講演
  • [学会発表] トリアンギュレン骨格に二個のジシアノメチレン部位を組み込んだ電子スピン非局在型安定中性ラジカルの構造と物性2015

    • 著者名/発表者名
      安藤沙也伽・西田辰介・村田剛志・古川 貢・森田 靖
    • 学会等名
      第54回電子スピンサイエンス学会年会(SEST2015)
    • 発表場所
      新潟市・朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-11-02 – 2015-11-04
  • [学会発表] キラルな置換基を導入したトリオキソトリアンギュレン誘導体の電子スピン物性2015

    • 著者名/発表者名
      鳥居 剛・山田千晶・村田剛志・森田 靖
    • 学会等名
      第26回 基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学
    • 年月日
      2015-09-24 – 2015-09-26
  • [学会発表] 安定有機中性ラジカルの自己組織化真空蒸着膜2015

    • 著者名/発表者名
      慶島美和・伊藤 宏・宮田貴裕・辻 良太郎・森田 靖
    • 学会等名
      第26回 基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学
    • 年月日
      2015-09-24 – 2015-09-26
  • [学会発表] 真空蒸着によるスピン非局在型中性ラジカルTOTの薄膜形成及びその物性2015

    • 著者名/発表者名
      宮田貴裕・辻 良太郎・慶島美和・森田 靖
    • 学会等名
      第26回 基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学
    • 年月日
      2015-09-24 – 2015-09-26
  • [学会発表] 有機物を活用したポストリチウムイオン二次電池への挑戦2015

    • 著者名/発表者名
      森田 靖
    • 学会等名
      第6回AITテクノサロン
    • 発表場所
      愛知工業大学
    • 年月日
      2015-07-17 – 2015-07-17
    • 招待講演
  • [学会発表] π-Stacked Radical Polymer of Trioxotriangulene Neutral Radicals2015

    • 著者名/発表者名
      Morita, Y.; Yamada, C.; Torii, T.; Murata, T.
    • 学会等名
      International Conference on Materials for Advanced Technologies (ICMAT 2015) “Symposium U: Functional pi-Systems, Materials and Devices”
    • 発表場所
      Suntec Singapore Convention Centre
    • 年月日
      2015-06-28 – 2015-07-03
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] トリオキソトリアンギュレン中性πラジカルを基盤とする導電性分子集合体の合成と物性2015

    • 著者名/発表者名
      村田剛志・山田千晶・鳥居 剛・森田 靖
    • 学会等名
      第107回有機合成シンポジウム
    • 発表場所
      慶應義塾大学薬学部
    • 年月日
      2015-06-09 – 2015-06-10
  • [学会発表] Photo-absorption Property Investigation of π-Stacked Trioxotriangulene Derivatives2015

    • 著者名/発表者名
      Wang, Q.; Ikabata, Y.; Yoshikawa, T.; Ueda, A.; Murata, T.; Kariyazono, K.; Okamoto, H.; Morita, Y.; Nakai, H.
    • 学会等名
      Recent Advances in Electronic Structure Theory (RAEST2015)
    • 発表場所
      中国・南京市
    • 年月日
      2015-06-01 – 2015-06-06
    • 国際学会
  • [図書] "Quantum Information Processing Experiments using Nuclear and Electron Spins in Molecules" in Principles and Methods of Quantum Information Technologies, (Series Title: Lecture Notes in Physics)2016

    • 著者名/発表者名
      Kitagawa, M.; Morita, Y.; Kagawa, A.; Negoro, M.
    • 総ページ数
      17
    • 出版者
      Springer
  • [図書] "Molecular Spin Qubits: Molecular Optimization of Synthetic Spin Qubits, Molecular Spin AQC and Ensemble Spin Manipulation Technology" in Principles and Methods of Quantum Information Technologies, (Series Title: Lecture Notes in Physics)2016

    • 著者名/発表者名
      Nakazawa, S.; Nishida, S.; Sato, K.; Toyota, K.; Shiomi, D.; Morita, Y.; Sugisaki, K.; Hosseini, E.; Maruyama, K.; Yamamoto, S.; Kitagawa, M.; Takui, T.
    • 総ページ数
      20
    • 出版者
      Springer
  • [図書] Air-Stable Redox-Active Neutral Radicals: Topological Symmetry Control of Electronic-Spin, Multicentered Chemical Bonding, and Organic Battery Application" in Organic Redox Systems: Synthesis, Properties, and Applications2015

    • 著者名/発表者名
      Nishida, S.; Morita, Y.
    • 総ページ数
      68
    • 出版者
      Wiley
  • [産業財産権] 有機ラジカル化合物を含む非水電解液二次電池2016

    • 発明者名
      辻良太郎, 藤崎めぐみ, 森田 靖, 信国浩文
    • 権利者名
      株式会社カネカ, 学校法人名古屋電気学園
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2016-029176
    • 出願年月日
      2016-02-18
  • [産業財産権] トリオキソトリアンギュレンを側鎖として有する重合体ならびに二次電池2016

    • 発明者名
      辻良太郎, 武元一樹, 森田 靖, 村田剛志, 信国浩文
    • 権利者名
      株式会社カネカ, 学校法人名古屋電気学園
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2016-057188
    • 出願年月日
      2016-03-02
  • [産業財産権] Active Material for Sodium Ion Battery, and Sodium Ion Battery2015

    • 発明者名
      森田 靖, 中西真二
    • 権利者名
      国立大学法人大阪大学, トヨタ自動車株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      US14/730650
    • 出願年月日
      2015-07-04
    • 外国
  • [産業財産権] Active Material, and Sodium Ion Battery and Lithium Ion Battery Using The Same2015

    • 発明者名
      森田 靖, 中西真二
    • 権利者名
      国立大学法人大阪大学, トヨタ自動車株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      US14/730650
    • 出願年月日
      2015-07-04
    • 外国
  • [産業財産権] 非水電解質二次電池に用いる電極シートおよび非水電解質二次電池2015

    • 発明者名
      辻良太郎, 藤崎めぐみ, 森田 靖
    • 権利者名
      株式会社カネカ, 学校法人名古屋電気学園
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015-139965
    • 出願年月日
      2015-07-13
  • [産業財産権] 有機ラジカル化合物の薄膜2015

    • 発明者名
      辻良太郎, 宮田貴裕, 伊藤 宏, 森田 靖
    • 権利者名
      株式会社カネカ, 学校法人名古屋電気学園
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015-139966
    • 出願年月日
      2015-07-13

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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