らせん状ナノグラフェンの精密合成と分子コイル創出に向けた物性評価

螺旋纳米石墨烯的精确合成和分子线圈创建的物理性能评估

基本信息

批准号：
19J21095
负责人：
中莖祐介
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、初年度および昨年度の研究を行う中で確立した合成戦略を応用して均一なπ共役を有する拡張偶数ヘリセンの合成と、EPRおよびSQUIDを用いて、その磁気特性の評価を行った。合成したラジカルは、炭素中心の有機ラジカルとして、例外的な安定性を示すことが分かった。量子化学計算に基づいて、観察された安定性は、大きなスピン密度を有する活性な炭素原子部位が、らせんの内部に位置することで、周囲の芳香環によって効率的に保護されているためであることを見出した。2つ目の研究課題として、炭素42個という比較的小さなπ系にもかかわらず、近赤外域に及ぶ発光を示すらせん分子の合成を行った。得られた近赤外発光のカギは、ジベンゾ[a,c]アントラセンユニットの軌道間の相互作用が大きくなるように縮環した分子を設計したことにあった。３つ目の研究課題として、π拡張奇数ヘリセンと、オリジナルのヘリセンについての伝導特性を、交換相互作用の減衰に基づいて理論的に評価した。結果として、π拡張ヘリセンは無置換のヘリセンと比較して良好な伝導特性を示すことが示唆された。また、その良好な伝導特性は、らせん内部のポリエン的な部分構造に起因することを見出した。

今年，我们使用在第一年和去年研究期间建立的合成策略应用了均匀的π共轭的延长的螺旋体的合成，并使用EPR和squid评估了它们的磁性。发现合成的自由基作为以碳为中心的有机自由基表现出了特殊的稳定性。基于量子化学计算，我们发现观察到的稳定性是因为具有高自旋密度的活性碳原子位点通过位于螺旋中的周围芳族环有效保护。第二个研究主题是合成一个螺旋分子，尽管相对较小的π系统为42碳，该螺旋分子在近红外区域表现出发射。获得的近红外发射的关键是融合分子的设计，使二本佐[A，C]蒽单元的轨道相互作用增加。作为第三个研究主题，理论上根据交换相互作用的衰减对π膨胀的奇数和原始温石的传导性能进行了评估。结果表明，与未取代的Helicenes相比，π延伸的Helicenes具有更好的电导率。还发现其良好的电导率属性是由于螺旋内的多聚元素样结构所致。