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光刺激で段階的に構造が変わる分子のデザイン・合成・分子マシンへの応用

光刺激下结构逐步变化的分子的设计、合成和应用，以及在分子机器中的应用。

基本信息

批准号：
18J01852
负责人：
谷岡卓
金额：
$ 2.33万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J01852/
关键词：
近赤外色素安定ラジカルエレクトロクロミズム

项目摘要

多段階にマクロスケールの運動が可能な分子マシンの構築に向け，本年度はまず，その駆動要素となる一分子で段階的に分子構造を変化させることが可能な有機分子のデザインと新規合成法の開発に取り組んだ．その結果，高温の濃硫酸中で分子を脱水縮環させるという極めて簡便な合成方法で，分子の酸化状態に依存して光吸収波長が近赤外領域で二段階に変化するキノジメタン系分子を開発することに成功した．本分子は市販の化合物を濃硫酸中で加熱攪拌することで，ワンポットかつ中程度の収率（~30%）で合成が可能である．また，高いモル吸光係数（約10万）と近赤外色素としては中程度の蛍光量子収率（約5%）を有しており，近赤外色素として優れた光物性を有していることがわかった．さらに、本化合物は空気中でも安定な酸化型分子種であるラジカルカチオン（一電子酸化種）とジカチオン（二電子酸化種）を形成することもわかった．そこで，電気化学的な酸化により酸化型分子種を生成させてその物性を調べた結果，発色が二段階に変化するエレクトロクロミズム特性を示すことがわかった．また，本分子の高い安定性を生かし，有機半導体素子と光電変換素子にも応用し，有機電子デバイスとしても有用であることを明らかにした．本研究は学術論文にまとめ米国化学会の Journal of the American Chemical Society 誌に速報として発表した．このように本年度の研究により，多段階変化する分子マシンの開発に向けて有望な分子を得ることができた．

Multi-stage にマクロスケールの possibly なmolecule マシンの construction にdirectional け, this year はまず, その駆动elements となる一The molecular structure of the molecule can be changed at different stages, and the organic molecules can be synthesized according to the new synthesis method. As a result, the molecules in concentrated sulfuric acid at high temperature are dehydrated and ring-condensed, and the molecules are in an acidified state. The second-stage transformation of the near-infrared field, which depends on the light absorption wavelength, has been successful in converting the molecule into a new type of molecule. This molecule is a commercially available compound that can be synthesized in concentrated sulfuric acid by heating and stirring, and can be synthesized in a moderate yield (~30%).また, high いモルabsorption coefficient (approximately 100,000) and near-infrared pigments としてはmedium light quantum yield ( About 5%) を有しており, near-infrared pigment として优れたphotophysical properties を有していることがわかった.さらに, this compound is a stable and acidified molecular species of は気中であるラジカルカチオン(One electron acidification species) とジカチオン (two electron acidification species) することもわかった．そこで, electrochemical なacidification によりacidification type molecular species をgenerated させてそのphysical properties をadjusted べた knot As a result, the characteristics of the second stage of the color are changed and the characteristics of the color are changed.また, the high stability of this molecule is the result of organic semiconductor elements and photoelectric conversion elements.も応用し, organic electronics デバイスとしても有用であることを明らかにした． This research is an academic paper published in the Journal of the American Chemical Society and published in the Journal of the American Chemical Society. This year's research on the このようにのにより, multi-stage transformation of the するmolecules マシンの开発に towards the けて is expected to なmolecules をget ることができた.