Soft materials science based on structural two-dimensionality

基于结构二维的软材料科学

基本信息

批准号：
21H05024
负责人：
福島孝典
金额：
$ 116.31万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、２次元入れ子状ハニカム構造への集合化を強く誘起する三脚型トリプチセン（TP）を基本ユニットとし、薄膜、単分子膜、結晶、バルク固体など、多様な形態とスケールを有する２次元分子集合体の創製を推進している。またトリプチセンに加え、自発的な２次元集合能を有する新しい分子モチーフの開発も展開している。本年度の具体的な研究成果の例を以下に記載する。（１）TPを側鎖に導入したポリチオフェン誘導体を合成し、固体状態の構造を調べた。剛直な主鎖を有するπ共役高分子においてもTPの能力は損なわれず、ポリチオフェンを特異な構造へと集合化できることを見出した。現在得られた集合体の物性を検討している。また、温度感応性ポリマーであるPNIPAMの両端にTPを側鎖に含むセグメントを導入したトリブロック共重合体を合成したところ、この系においてもTPの２次元集合化により、化学架橋なしにヒドロゲルを形成し、それが温度によって可逆に収縮／膨張することを見いだした。（２）TPを配位子とする新規Zn、Co、およびMn酸化物クラスターの検討過程で、Mn系において極めて高効率な光熱変換特性を見出している。（３）新たに開発したトリカチオン型TPが、MgB2の層間に挿入することを見出した。今後この複合体の物性検討を推進する。（４）TPと類似の２次元集合化挙動を示し、遷移金属イオンを三角格子点上に集積化可能な分子を開発した。（５）湾曲構造を特徴とするスマネンを基盤とし、前例のない力学特性・応答性、配向特性を示す液晶を開発した。この系においても、２次元に発達した秩序構造が鍵の一つであることを明らかにした。（６）MDシミュレーションにより、TP誘導体が集合化する過程を可視化するとともに、置換パターンの違いが集合化に与える影響を明らかにした。以上、本研究における物質基盤を確立するとともに多角的な研究展開を実施している。

在这项研究中，我们使用能够强烈诱导聚集成二维嵌套蜂窝结构的三脚三蝶烯（TP）作为基本单元，并将其作为二维分子组装体的创建。除了三蝶烯之外，我们还正在开发具有自发二维组装能力的新分子基序。下面列出了今年的具体研究成果的例子。 (1)合成了侧链引入TP的聚噻吩衍生物并研究了其固态结构。我们发现，即使在具有刚性主链的π-共轭聚合物中，TP的能力也不会受到损害，并且聚噻吩可以组装成独特的结构。我们目前正在研究所获得的骨料的物理特性。此外，我们合成了一种三嵌段共聚物，其中在温敏聚合物PNIPAM的两端引入了侧链中含有TP的链段。在该体系中，由于二维组装，在没有化学交联的情况下形成了水凝胶。 TP。发现它随温度可逆地收缩/膨胀。 (2)在研究以TP为配体的新型Zn、Co、Mn氧化物簇的过程中，发现Mn体系具有极其高效的光热转换性能。 (3)我们发现新开发的三阳离子TP可以插入MgB2层之间。我们将继续研究该复合物的物理特性。 (4)我们开发了一种具有类似于TP的二维聚集行为的分子，并且能够在三角形晶格点上组装过渡金属离子。 (5)我们开发了一种基于Sumanene的液晶，它具有特征性的弯曲结构，并表现出前所未有的机械性能、响应性和取向性能。据透露，该系统的关键之一是二维开发的有序结构。 (6)利用MD模拟，我们可视化了TP衍生物的聚集过程，并阐明了不同取代模式对聚集的影响。如上所述，我们已经奠定了这项研究的物质基础，并正在进行多方面的研究开发。

项目成果

期刊论文数量（57）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Triptycene-Based Self-Assembled Monolayer as a Template for Successive Click Reactions

基于三蝶烯的自组装单分子层作为连续点击反应的模板

DOI：
10.1021/acs.jpcc.3c00443
发表时间：
2023-03-01
期刊：
The Journal of Physical Chemistry C
影响因子：
0
作者：
Saunak Das;Fumitaka Ishiwari;Yoshiaki Shoji;T. Fukushima;M. Zharnikov
通讯作者：
M. Zharnikov

A single-molecule conductance study on the rotational isomers of a hexaarylbenzene derivative carrying dipolar rotating units

带有偶极旋转单元的六芳基苯衍生物旋转异构体的单分子电导研究

DOI：
10.35848/1347-4065/ac26a9
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
1.5
作者：
Miyazaki Takuya;Shoji Yoshiaki;Fujii Shintaro;Fukushima Takanori
通讯作者：
Fukushima Takanori

二次元集合性プロペラ分子を用いた金属イオンの集積化

使用二维组装螺旋桨分子整合金属离子

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
鈴木健創;敦賀柊太;竹原陵介;庄子良晃;福島孝典
通讯作者：
福島孝典

剛直なトリプチセン三座配位子を用いた亜鉛酸化物構造体の構築

使用刚性三蝶烯三齿配体构建氧化锌结构

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
嘉藤幹也;福井智也;庄子良晃;福島孝典
通讯作者：
福島孝典

Overcoming the entropy of polymer chains by making a plane with terminal groups: A thermoplastic PDMS with a long-range 1D structural order

通过制造带有端基的平面来克服聚合物链的熵：具有长程一维结构顺序的热塑性聚二甲基硅氧烷

DOI：
10.1039/d2sc05491d
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Chen; F. Ishiwari; T. Fukui; T. Kajitani; H. Liu; X. Liang; K. Nakajima; M. Tokita; T. Fukushima
通讯作者：
T. Fukushima