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2016 年度 実績報告書

分子レベルでのグラフェンの電子構造の理解と新規物性の探索

研究課題

研究課題/領域番号 26288016
研究機関大阪大学

研究代表者

久保 孝史  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60324745)

研究分担者 中野 雅由  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (80252568)
鎌田 賢司  国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (90356816)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードグラフェン / エッジ状態 / ディラック点 / 芳香族化合物 / 三回対称
研究実績の概要

グラフェンが持つ「エッジ状態」と「ディラック点」とう2つの大きな電子的特徴を、化学合成したモデル分子を用いて分子レベルで理解し、その特徴的電子構造に由来する電子物性を解明するのが本研究の目的である。エッジ状態の研究については、実際のグラフェンに近いマルチスピン系のエッジ状態を発現する分子の合成を試みたところ、コブ領域と呼ばれる部分の官能基化に成功し、グラフェンの部分構造を有するビスアンテンの改良合成に成功した。この方法をより大きな系に適用すれば、未だ達成されていないペリペンタセン、ペリヘプタセンなどのマルチスピン系の合成が可能となり、グラフェンのエッジ状態の詳細な解明が行えると期待される。
一方、ディラック点の研究に関しては、π拡張された三回対称性分子の電子構造を詳細に調べることが出来た。これまでの研究では溶解度が低いことから電子酸化状態の電子構造を調べることが困難であった。そこで長鎖アルキル基を導入した誘導体を合成し、溶解度の向上を試みたところ、期待通り汎用溶媒に高い溶解性を示した。一電子酸化状態の電子状態を、UV-vis-NIR吸収スペクトルとESRスペクトルを用いて解析したところ、スピンと電荷は室温で10の8乗程度の速度で分子内を移動していることがわかった。すなわち、混合原子価モデルにおけるClass IIに分類できることが明らかとなった。この結果は、基板上に三回対称性分子を配列させた際に、分子内と分子間で充分な速度で電子が移動できることを意味している。

現在までの達成度 (段落)

28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

28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

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Aalto University(Finland)

    • 国名
      フィンランド
    • 外国機関名
      Aalto University
  • [国際共同研究] Polish Academy of Sciences(Poland)

    • 国名
      ポーランド
    • 外国機関名
      Polish Academy of Sciences
  • [雑誌論文] Synthesis, crystal structure, and photophysical properties of 2,9-disubstituted peropyrene derivatives2017

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida, T. Kubo, D. Yamanaka, A. Furube, H. Matsuzaki, R. Nishii, Y. Sakagami, A. Abulikemu, K. Kamada
    • 雑誌名

      Can. J. Chem.

      巻: 95 ページ: 432-444

    • DOI

      10.1139/cjc-2016-0569

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Syntheses of Partially Brominated Derivatives of Tetra-2-thienylmethane for Three-Dimensionally Extended π-Electron Systems2017

    • 著者名/発表者名
      K. Matsumoto, T. Suzuki, Y. Hirao, H. Kurata, T. Kubo
    • 雑誌名

      Heterocycles

      巻: 95 ページ: 615-623

    • DOI

      10.3987/COM-16-S(S)44

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anthroxyl-Based Biradical: Toward the Construction of Highly Stable Multi-Spin Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Y Hirao, A. Konishi, T. Kubo
    • 雑誌名

      Org. Chem. Frontiers

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1039/C7QO00130D

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct quantitative measurement of the C=O- - -H-C bond by atomic force microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      S. Kawai, T. Nishiuchi, T. Kodama, P. Spijker, R. Pawlak, T. Meier, J. Tracey, T. Kubo, E. Meyer, A. S. Foster
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elucidation of Intramolecular Through-Space Electronic Communication in Propeller-Shaped Molecule2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kodama, Y. Hirao, T. Nishiuchi, T. Kubo
    • 雑誌名

      ChemPlusChem

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1002/cplu.201700045

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis, Structure and Properties of Thiophene and Bithiophene Derivatives Incorporated Quinone Methides as Possible: New Overcrowded Extended Quinonoid π-Systems2016

    • 著者名/発表者名
      H. Kurata, T. Inoue, T. Suzuki, Y. Hirao, K. Matsumoto, T. Kubo
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 27 ページ: 2133-2139

    • DOI

      10.1055/s-0035-1561475

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stealth fast photoswitching of negative photochromic naphthalene-bridged phenoxyl-imidazolyl radical complexes2016

    • 著者名/発表者名
      K. Mutoh, Y. Kobayashi, Y. Hirao, T. Kubo, J. Abe
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 52 ページ: 6797-6800

    • DOI

      10.1039/C6CC01534D

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-planar butterfly-shaped π-expanded pyrrolopyrroles2016

    • 著者名/発表者名
      M. Krzeszewski, T. Kodama, E. M. Espinoza, V. I. Vullev, T. Kubo, D. T. Gryko
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 22 ページ: 16478-16488

    • DOI

      10.1002/chem.201603282

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantum Master Equation Approach to Singlet Fission Dynamics of Realistic/Artificial Pentacene Dimer Models: Relative Relaxation Factor Analysis2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nakano, S. Ito, T. Nagami, Y. Kitagawa, T. Kubo
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 120 ページ: 22803-22815

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b06402

    • 査読あり
  • [学会発表] Elucidation of the Through-Space Spin Delocalization Mode of Phenalenyl-Fused [3.3.3]Propellane2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kodama, Y. Hirao, T. Nishiuchi, T. Kubo
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶応大学日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] Synthesis and Characterization of Stable Fluorenyl-Based Hydrocarbon Radicals2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kubo
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia (ICCEOCA-11)
    • 発表場所
      Fusion Hall, KAIST, Korea
    • 年月日
      2016-10-27 – 2016-10-30
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] o-キノジメタン含有ビスフェナレニル「シグマレン」の合成と量子化学計算2016

    • 著者名/発表者名
      佐原慶亮・西内智彦・平尾泰一・久保孝史
    • 学会等名
      第27回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      広島国際会議場
    • 年月日
      2016-09-01 – 2016-09-03
  • [学会発表] Investigation of the dimerization behavior of phenalenyl radicals2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kubo
    • 学会等名
      Osaka City University International Conference (OCUIC2016)
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2016-08-31 – 2016-09-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Syntheses and Properties of Triperyleno/Trifluorantheno [3.3.3]propellane Aimed at Construction of Two-Dimensional Honeycomb Electronic Structure2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kodama, Y. Hirao, T. Nishiuchi, T. Kubo
    • 学会等名
      The 2nd International Sympnsium on Synthetic Two-Dimensional Polymers
    • 発表場所
      東大寺文化センター
    • 年月日
      2016-06-02 – 2016-06-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and Properties of Through-Space Conjugated Phenalenyl Radical2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kodama, T. Kubo
    • 学会等名
      Workshop on New π-Electronic Systems: Theory and Experiments
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2016-04-25 – 2016-04-25
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-Association Behaviors of Phenalenyl Radicals2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kubo , M. Kertesz
    • 学会等名
      The 70th Fujhara Seminer
    • 発表場所
      THE LUIGANS Spa & Resort, Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2016-04-17 – 2016-04-21
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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