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2021 年度 実績報告書

ダイナミックHOF:新しいソフトクリスタルの創製と機能開発

公募研究

研究領域ソフトクリスタル:高秩序で柔軟な応答系の学理と光機能
研究課題/領域番号 20H04655
研究機関東北大学

研究代表者

武田 貴志  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80625038)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード多孔体 / 分子集合体 / 分子運動 / 構造異性体 / ソフトクリスタル
研究実績の概要

本研究では、ダイナミックHOF群の創製とそれに基づく機能発現を実現するため、異なる運動性及び運動自由度を有する分子、および光学・電子物性と分子運動性を併せ持つHOF分子群の合成を行った。具体的にはテトラ[2,3]チエニレンとカルボン酸の間にπ共役ユニット(フェニレン・フェニルエチニレン)を連結した分子を合成した。これらの分子はテトラ[2,3]チエニレンでは見られない可視光領域の強い吸収や発光が観測されており、HOF構造中での分子運動に基づく大きな色調変化が期待できる。分子群の合成においてはこれまで用いてきたテトラ[2,3]チエニレンの構造異性体である、テトラ[3,4]チエニレンに着目しそれらの構造異性体の構造的、光学的特性を比較、検証した。具体的にはテトラ[2,3]チエニレンおよびテトラ[3,4]チエニレンにπ共役ユニットを連結した分子を合成した。これらのUV-VisおよびCV測定から、両構造異性体で大きく光学特性、酸化還元特性が異なるということを見出した。テトラ[2,3]チエニレンおよびテトラ[3,4]チエニレン末端にカルボン酸部位を導入した化合物を合成し、その結晶化によるHOF構築を試み、スペーサーの有無により結晶の安定性が大きく異なることが明らかとなった。
テトラチエニレンフレームワークを基盤とした多孔体創製を試みた。その結果、テトラチエニレンを基盤とした有機多孔体が得られたことを示唆する結果を得ることができた。今後、この多孔体の構造及び物性について詳細な検討を行っていく予定である。
上記の研究と並行して、弱い分子間相互作用に基づく動的な有機分子集合体の創製と機能開拓を行った。1,3,5-ベンゼントリカルボキサミドにキラルアルキル鎖を導入した分子では、直鎖のものと比べ抗電場の小さい強誘電体となることを見出した。発光性有機分子ガラスの特異な物性を明らかにすることができた。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Simple Molecular Ferroelectrics: N,N′-Dialkylterephthalamide Derivatives in the Solid Phase2022

    • 著者名/発表者名
      Moeko Kawana, Ryohei Mizoue Ryohei, Takashi Takeda, Norihisa Hoshino, Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 10 ページ: 4208~4217

    • DOI

      10.1039/d1tc05001j

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ferroelectrics Coupled with Unidirectional Rotation in Liquid Crystals2022

    • 著者名/発表者名
      Jianyun Wu, Takashi Takeda, Norihisa Hoshino, Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 126 ページ: 3864~3871

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c10313

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluorescent Molecular Glass Based on Hexadehydrotribenzo[12]annulene2021

    • 著者名/発表者名
      Yotaro Kasahara, Ichiro Hisaki, Tomoyuki Akutagawa, Takashi Takeda
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 ページ: 5374~5377

    • DOI

      10.1039/d1cc01356d

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective Na+ Binding Ability and Molecular Assembly of an Alkylamide-Substituted Penta(ethylene)glycol Derivative2021

    • 著者名/発表者名
      Shinya Seto, Takashi Takeda, Norihisa Hoshino, Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 125 ページ: 6349~6358

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.1c03188

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Color-Tunable Arylaminoanthraquinone Dyes through Hydrogen-Bond-Assisted Charge Transfer Interaction2021

    • 著者名/発表者名
      Takashi Takeda, Yotaro Kasahara, Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 11 ページ: 24217~24231

    • DOI

      10.1039/d1ra03985g

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamics of Proton, Ion, Molecule, and Crystal Lattice in Functional Molecular Assemblies2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Akutagawa, Takashi Takeda, Norihisa Hoshino
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 ページ: 8378~8401

    • DOI

      10.1039/d1cc01586a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ferroelectricity of Hydrogen-Bonded Azobenzene Derivatives2021

    • 著者名/発表者名
      Jianyun Wu, Qingyang Zhu, Takashi Takeda, Norihisa Hoshino, Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      ACS Applied Electronic Materials

      巻: 3 ページ: 3521~3529

    • DOI

      10.1021/acsaelm.1c00462

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ion Polarisation-Assisted Hydrogen-Bonded Ferroelectrics in Liquid Crystalline Domains2021

    • 著者名/発表者名
      Guohao Yuan, Yuko Kimura Yuko, Takayuki Kobayashi, Takashi Takeda, Norihisa Hoshino, Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 ページ: 13520~13529

    • DOI

      10.1039/d1sc03301h

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Structures and Physical Properties of (M+)(Crown Ethers)x(TCNQ)y Salts with M+ = Li+, Na+, K+, Rb+, and Cs+2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei Sambe, Norihisa Hoshino, Takashi Takeda, Takayoshi Nakamura, Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 21 ページ: 5928~5942

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.1c00812

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrostatic versus van der Waals Interactions in an n-Type Semiconducting Dianionic Naphthalenediimide Derivative with CnH2n+1NH3+ (n = 1-16)2021

    • 著者名/発表者名
      Ayumi Kawasaki, Takashi Takeda, Norihisa Hoshino, Wakana Matsuda, Shu Seki, Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 125 ページ: 21595~21606

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c05176

    • 査読あり
  • [学会発表] N,N’,N’’-(ベンゼン-1,3,5-トリイル)-トリペンタデカンアミドの分子集合構造と物性2022

    • 著者名/発表者名
      武田 貴志, 芥川 智行
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 有機化合物の分子運動に立脚した機能性材料開発2021

    • 著者名/発表者名
      武田 貴志
    • 学会等名
      第8回慶應有機化学若手シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Jumping crystal of a hydrogen-bonded organic framework induced by the collective molecular motion of a twisted pi system2021

    • 著者名/発表者名
      Takashi Takeda, Tomoyuki Akutagawa
    • 学会等名
      2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 国際学会
  • [学会発表] Hydrogen-bonded assemblies of twisted tetra[3,4]thienylene tetracarboxylic acid with selective solvent sorption2021

    • 著者名/発表者名
      Takashi Takeda, Tomoyuki Akutagawa
    • 学会等名
      2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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