Nanostructural Control and Function Exploration of Weak-Interaction-Based Three-Dimensional Pi-Conjugated Molecules

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K14200
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 33010:Structural organic chemistry and physical organic chemistry-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Hashikawa Yoshifumi 京都大学, 化学研究所, 助教 (80804343)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 水分子 / 緩和時間 / 核磁気共鳴 / 電子スピン共鳴 / フラーレン

Outline of Final Research Achievements

Using fullerene cages encapsulating a small molecule, we conducted evaluation of (1) interaction of encapsulated species and anionic cages, (2) magnetic properties of NO molecule inside a C1-symmetric cage, (3) dynamic behaviour and acid/base character of a single water molecule having H-bondings, (4) regioselectivity of the Diels-Alder reaction probed by an ecapsulated H2 molecule, and (5) OH/π interaction of a single water molecule trapped inside a fullerene cage.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

分子内または分子間に働くアトラクティブな相互作用は，分子の配向制御や物性制御を実現する上で重要な構造設計指針の1つであり，分野の垣根を越えた学理を支える大きな柱である．近年，さまざまな弱い相互作用の存在が明らかとなりつつあるが，分子レベルにおける詳細な理解は進んでおらず，理論化学研究に大きく依存している．本研究課題では，単一分子のみを隔離可能な炭素ケージを創出し，分子レベルでその相互作用を評価することができ，長らく議論されてきたOH/π相互作用の本質が水分子の配向で説明可能であることを見い出した．これは，水分子を用いた機能性材料開発における分子設計に新たな指針を与えるものと期待される．