金属錯体を分子基材とする未踏液体化学の開拓

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25620069
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 中西 尚志 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (40391221)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 金属錯体 / 液体 / フタロシアニン / ポルフィリン / エレクトロクロミック / 磁性 / 白色発光 / 自己組織化

研究実績の概要

挑戦的萌芽研究においては、研究責任者独自の分子設計指針のもと進められている常温液状分子材料の中でも、特に機能性コア部位として金属錯体を有する液体材料の開発に取り組んだ。ここで取り入れている独自の分子設計とは、光や電気・磁気的機能を司る機能性分子コアとして、金属イオンと有機配位子からなる金属錯体を採用し、その周りに共有結合的に嵩高く、柔軟性に富んだ分岐アルキル鎖を導入することで、コア部位間の分子間相互作用が生じない上に、粘性が低く、融点も室温以下といった加工性に優れた分子性液体材料として仕立てる戦略である。
最終年度は、コアとする部位にダブルデッカー型ルテチウム錯体を採用し、この錯体の有する異なる酸化状態を用いた磁性応答のon-off、同じく酸化状態に依存するエレクトロクロミック特性、並びにディスコティック液晶様に分子配列した際に発揮される光導電性などの機能を兼ね備えた自己組織化制御されたソフト材料の創成に主に従事した。ダブルデッカー型ルテチウム錯体周りに配置する分岐アルキル鎖の鎖長の選択により、常温において固体もしくは液体の化合物を得ることに成功した。それぞれの分子が希薄溶液分散状態において、固有の分子機能として酸化状態を制御可能であること、それに伴うエレクトロクロミック特性を確認した。また、溶媒フリーの状態においても、エレクトロクロミック機能が達成可能なこと、分子配列に依存する光導電性の差違を明らかにした。
その他取り組んだ金属錯体系としては、様々な常温液状のポルフィリン、単分子白色（様）発光が可能な液状のイリジウム錯体の創成に取り組んだ。また、金属錯体との対比として、機能性コア部位にπ共役系分子群を用いた分子性液体に関しても同時に検討を進め、機能性分子液体の材料戦略の妥当性を証明した。これらの研究成果は現在研究を継続しており、細部まで評価した後に学術論文として発表する。

研究成果

• [雑誌論文] Alkyl-π engineering in state control toward versatile optoelectronic soft materials (2015)
  • 著者名/発表者名: Fengniu Lu, Takashi Nakanishi
  • 雑誌名: Science and Technology of Advanced Materials 巻: 16 ページ: 014805(20pp)
  • DOI: 10.1088/1468-6996/16/1/014805
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Directed assembly of optoelectronically active alkyl-π-conjugated molecules by adding n-alkanes or π-conjugated species (2014)
  • 著者名/発表者名: Martin J. Hollamby, Maciej Karny, Paul H. H. Bomans, Nico A. J. M. Sommerdijk, Akinori Saeki, Shu Seki, Hiroyuki Minamikawa, Isabelle Grillo, Brian R. Pauw, Paul Brown, Julian Eastoe, Helmuth Moehwald, Takashi Nakanishi
  • 雑誌名: Nature Chemistry 巻: 6 ページ: 690-696
  • DOI: 10.1038/nchem.1977
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fullerene assemblies toward photo-energy conversions (2014)
  • 著者名/発表者名: Yanfei Shen, Takashi Nakanishi
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 16 ページ: 7199-7204
  • DOI: 10.1039/c4cp00221k
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Room Temperature Liquid Formulation by Attaching Alkyl Chains on π-Conjugated Molecules (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakanishi
  • 雑誌名: 有機合成化学協会誌 巻: 72 ページ: 1265-1270
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.72.1265
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 新奇な常温液状有機材料の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中西尚志
  • 雑誌名: 科学と工業 巻: 88 ページ: 376-383
• [雑誌論文] Order from Disorder: π系-アルキル「液体」分子を基材に自己組織化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中西尚志
  • 雑誌名: 新学術領域研究「柔らかな分子系」ニュースレター 巻: （１２） ページ: 54-54
  • オープンアクセス
• [学会発表] π-Conjugated Molecule Based Room Temperature Liquid Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakanishi
  • 学会等名: MANA International Symposium 2015
  • 発表場所: EPOCHAL TSUKUBA (Tsukuba, Ibaraki)
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-13
• [学会発表] Controlling Self-assembly of Spin-active Molecules towards Multifunctional Soft-materials (2015)
  • 著者名/発表者名: ZIELINSKA Agnieszka、Mercin Leonowicz、中西尚志
  • 学会等名: MANA International Symposium 2015
  • 発表場所: EPOCHAL TSUKUBA (Tsukuba, Ibaraki)
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-13
• [学会発表] π共役分子の常温液体化：発光機能と自己組織化制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中西尚志
  • 学会等名: 光材料講演会
  • 発表場所: 横浜国立大学化学棟711講義室（横浜市保土ヶ谷区常盤台）
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-04
  • 招待講演
• [学会発表] アルキル化π共役分子「液体」の化学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中西尚志
  • 学会等名: 学習院大学理学部セミナー
  • 発表場所: 学習院大学南7号館セミナー室7（東京都豊島区目白）
  • 年月日: 2015-01-16 – 2015-01-16
  • 招待講演
• [学会発表] 精密分子設計による光応答を指向した超分子材料の開拓 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中西尚志
  • 学会等名: 柔らかな分子系 第2回公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学会館（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2014-11-28 – 2014-11-29
• [学会発表] Room Temperature Functional Organic Liquids (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakanishi
  • 学会等名: 第11回JGFoSシンポジウム
  • 発表場所: Bremen (Germany)
  • 年月日: 2014-10-31 – 2014-11-02
• [学会発表] 次世代ソフトマテリアル：機能性「液体」の設計指針 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中西尚志
  • 学会等名: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区船堀）
  • 年月日: 2014-10-14 – 2014-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] 機能性有機液体の自己組織化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中西尚志
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス（長崎市文教町）
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] Novel directed assembly technique toward soft materials based optoelectronic applications (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakanishi
  • 学会等名: 5th WUT-NIMS-HHT Joint Seminar
  • 発表場所: Warsaw (Poland)
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] Ultimate-soft π-Molecular Liquid Materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakanishi
  • 学会等名: 2nd V4-JST Workshop on Advanced Materials
  • 発表場所: Warsaw (Poland)
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] Multifunctional Soft-materials Based on Controlled Self-assembly of Spin-active Molecules (2014)
  • 著者名/発表者名: ZIELINSKA Agnieszka、Mercin Leonowicz、中西尚志
  • 学会等名: EMRS 2014
  • 発表場所: Warsaw (Poland)
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [学会発表] アルキル-π型両親媒性液状分子からの分子集合体形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中西尚志、Martin James Hollamby
  • 学会等名: 第65回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 東京理科大学神楽坂校舎（東京都新宿区神楽坂）
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [学会発表] Self-Assemblies of Alkylated Fullerenes toward Photo-energy Conversions (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakanishi
  • 学会等名: The 15th IUMRS-International Conference in Asia
  • 発表場所: Fukuoka University,Fukuoka
  • 年月日: 2014-08-25 – 2014-08-27
• [学会発表] Functional Organic Liquid Materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakanishi
  • 学会等名: Samsung Advanced Institute of Technology Seminar
  • 発表場所: Seoul (Korea)
  • 年月日: 2014-08-20 – 2014-08-21
  • 招待講演
• [学会発表] An Exotic Liquid Matter: Functional Organic Liquids (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakanishi, Ken Okamoto
  • 学会等名: MASA 2014
  • 発表場所: WPI-MANA Auditorium,Tsukuba, Ibaraki
  • 年月日: 2014-07-18 – 2014-07-18
• [学会発表] Alkyl-π Liquid Systems: Uncommon But Attractive Organic Soft Materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakanishi
  • 学会等名: Frontier Molecular Science Forum
  • 発表場所: Institute for Molecular Science, Okazaki, Aichi
  • 年月日: 2014-07-17 – 2014-07-17
  • 招待講演
• [学会発表] Self-assembly Control of Spin-active Molecules Towards Soft-materials (2014)
  • 著者名/発表者名: ZIELINSKA Agnieszka、Marcin Leonowicz、中西尚志
  • 学会等名: NIMS Conference 2014
  • 発表場所: Tsukuba International Conference Center,Tsukuba, Ibaraki
  • 年月日: 2014-07-01 – 2014-07-03
• [学会発表] 分子材料創製：自己組織化および非組織化戦略 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中西尚志
  • 学会等名: 理研セミナー
  • 発表場所: 理研フロンティア中央研究棟3階会議室（埼玉県和光市）
  • 年月日: 2014-06-20 – 2014-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] Functional Macromolecular Liquids as A NewType of Liquid Matter (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakanishi
  • 学会等名: 6th Internationak Symposium on Polymer Chemistry (PC2014)
  • 発表場所: SHANGHAI (CHINA)
  • 年月日: 2014-06-04 – 2014-06-07
  • 招待講演
• [学会発表] 精密分子設計による光応答を指向した超分子材料の開拓 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中西尚志
  • 学会等名: 新学術領域「柔らかな分子系」第3回全体合宿会議
  • 発表場所: 八ヶ岳ロイヤルホテル（山梨県北杜市）
  • 年月日: 2014-06-03 – 2014-06-05
• [図書] Fullerenes and Other Carbon-Rich Nanostructures (2014)
  • 著者名/発表者名: Yanfei Shen, Takashi Nakanishi, Yuming Zhao, Guang Chen, Anna Troeger, Vito Sgobba, Dirk M. Guldi, Delphine Felder-Flesch, Andrés de la Escosura, Olga Trukhina, Tomás Torres, Riccardo Marega, Davide Giust, Davide Bonifazi, Stephanie Frankenberger, Johanna A. Januszewski, Rik R. Tykwinski
  • 総ページ数: 257 (1-22)
  • 出版者: Springer
• [図書] フラーレン誘導体・内包技術の最前線 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松尾豊（監修）、大澤映二、大町遼、篠原久典、金鉄男、山本嘉則、小久保研、武田洋平、南方聖司、内山幸也、五十嵐望紀、森山広思、田島右副、前田優、赤坂健、岡田洋史、河地和彦、笠間泰彦、上野裕、中西尚志、他
  • 総ページ数: 247 (211-220)
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] 物質・材料研究機構 中西チームHP
  • URL: http://www.nims.go.jp/macromol/nakanishi/index.html