新奇なトポロジを有する共有結合性有機骨格構造の分子設計と機能開拓

具有新颖拓扑结构的共价有机骨架结构的分子设计和功能开发

• 批准号: 15F15040
• 负责人: 江 東林
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology (2016)Institute for Molecular Science (2015)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15040/
• 关键词: 共有結合性有機骨格構造体; カゴメ; テトラフェニルエテーン; 2次元高分子; 蛍光; アンモニア; センサ; 電子移動; 共有結合性有機骨格構造; トポロジー; 分子デザイン; 多孔材料; 電子機能

本年度では、カゴメ型共有結合性有機骨格構造体を設計し、特異な蛍光発光能を見出した。構造の構築に会合して蛍光が強くなるテトラフェニルエテーンユニットを頂点として導入することで、大きな六角形孔と小さな三角形孔からなるカゴメ型構造を設計した。結晶構造解析から、この有機骨格構造体はテトラフェニルエテーンが積層することによりカラム構造を作り出していることが明らかになった。さらに、窒素吸着実験からこの有機骨格構造体は２種類の細孔を有することが分かった。積層することによって生成されたテトラフェニルエテーンカラムは高密度で集積しているため、強い蛍光を出す。有機溶媒に分散した場合でも、この有機骨格構造体は優れた蛍光発光能を示した。興味深いことに、モノマーに比べて、蛍光発光量子収率が２倍以上に増大したことが分かった。すなわち、有機骨格構造体では、テトラフェニレンエテーンユニットが層内において共有結合で固定され、さらに、面間ではπ－πスタックにより強く積層しているため、フェニル基の回転運動が著しく抑えられて、熱による励起エネルギーの失活が大きく抑制された。有機骨格構造体の連結部位にはホウ素が入っているため、電子不足のLewis酸ユニットになる。この骨格構造体は、Lewis塩基であるアンモニアガスに対して、極めて敏感であることを明らかにした。すなわち、ホウ素とアンモニアの窒素の間ではLewis酸－塩基対が形成され、有機骨格構造体の蛍光が著しく消光された。詳しい検討から、有機骨格構造体とLewis酸－塩基対との間では高速電子移動が起きていることを突き止めた。この有機骨格構造体は、ppmレベルの低濃度のアンモニアも検出できる高感度センサーであることを明らかにした。

This year, a new type of organic lattice structure with binding properties has been designed, and special light emission has been observed. The structure of the structure is designed to meet the light intensity of the light. Crystal structure analysis, this organic lattice structure is not only a layer, but also a layer structure. There are two kinds of fine pores in the organic lattice structure. The layer of light is concentrated in the middle of the layer. In the case of organic solvent dispersion, the organic lattice structure is excellent in light emission. The light emission rate is more than 2 times higher than that of other light sources. The organic lattice structure is composed of two layers, one layer is fixed, the other layer is interplanar, the other layer is π-π layer, the other layer is strong, the layer is strong, the The linking sites of the organic lattice structure are composed of elements, electrons and Lewis acids This kind of lattice structure is very sensitive to the Lewis base. The formation of Lewis acid-base pairs and the extinction of light in organic lattice structures are discussed in detail. In the case of organic lattice structures, Lewis acid-base pairs occur at high electron speeds. The organic lattice structure has a low concentration of ppm and a high sensitivity.

项目成果

Amplified Sensing of Volatile Amines by Highly Emissive Covalent Organic Frameworks

高发射共价有机框架对挥发性胺的放大传感

• 发表时间: 2017
• 作者: Sasanka Dalapati;Donglin Jiang
• 通讯作者: Donglin Jiang

Highly Emissive Covalent Organic Frameworks

• DOI: 10.1021/jacs.6b02700
• 发表时间: 2016-05-11
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Dalapati, Sasanka;Jin, Enquan;Jiang, Donglin
• 通讯作者: Jiang, Donglin

An alternative to the aggregation induced emission

聚集诱导发射的替代方案

• 发表时间: 2016
• 作者: Sasanka Dalapati;Donglin Jiang
• 通讯作者: Donglin Jiang

Rational design of covalent organic frameworks with triangular topology

三角拓扑共价有机框架的合理设计

• 发表时间: 2015
• 作者: Sasanka Dalapati;Donglin Jiang
• 通讯作者: Donglin Jiang

Ｌeipzig University(ドイツ)

莱比锡大学（德国）