一次元集積ホウ素空軌道の物性解明と機能開拓

一维集成硼空轨道的物理性质和功能发展的阐明

• 批准号: 22K19036
• 负责人: 鈴木 克規
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Tokyo University of Science, Yamaguchi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19036/
• 关键词: 有機ホウ素化合物; 空軌道; 単結晶物性; 単結晶

本研究は一次元に集積したホウ素空軌道の物性の解明を目的として研究を行っている。三配位の有機ホウ素化合物は三つの結合と垂直方向に張り出した空のp軌道を持つ。ホウ素化合物を空軌道の方向に積層させることで、空軌道が一次元に集積した集積空軌道が構築できる。一次元に積層した結晶構造をもつ有機ホウ素化合物であれば、この集積空軌道は単結晶のサイズにまで拡張する。この集積空軌道は高い電子受容性、電子貯蔵、電子移動経路になり得る。本研究では、この積層したホウ素p軌道に基づく単結晶サイズにまで拡張した一次元集積空軌道の物性を解明に挑戦する。本研究では、ある有機ホウ素化合物が、単結晶中で一次元に集積した空軌道を持つことを見出している。この単結晶中での物性の解明が本研究の概要となる。初年度である2022年度は、この有機ホウ素化合物について、良好な単結晶の育成条件の検討と、単結晶中の集積空軌道に対する電子の授与、還元剤による電子ドープについて研究を行った。本研究で着目している有機ホウ素化合物について、種々の溶媒中での結晶育成条件を検討した。その成果として長辺が数ミリメートルのサイズの単結晶を再現性良く得る条件を見出した。またこの再結晶条件では、極性のある溶媒を用いている。従って、得られた単結晶を用いて即座に化学還元などの電子移動反応を検討することができる。この単結晶中では、有機ホウ素分子の空のp軌道は分子間で一次元に集積している。この単結晶中での集積空軌道の電子受容性について知見を得る目的で、得られた単結晶について化学還元による電子授与についても研究を行った。

这项研究旨在阐明一维积累的硼空轨道的物理性质。三配位有机硼化合物具有三个键和一个垂直延伸的空p轨道。通过沿未占据轨道的方向堆叠硼化合物，可以构建集成的未占据轨道，其中未占据轨道在一维上累积。在具有一维堆叠晶体结构的有机硼化合物中，这种累积的空轨道扩展到单晶体的大小。这种积累的未占据轨道可以作为高电子接受、电子存储和电子转移的途径。在这项研究中，我们将尝试阐明基于这种堆叠硼p轨道扩展到单晶尺寸的一维积分空轨道的物理性质。在这项研究中，我们发现某些有机硼化合物具有一维集成在单晶中的未占据轨道。这项研究的目的是阐明这种单晶的物理性质。在第一年2022财年，我们研究了这种有机硼化合物的有利单晶生长条件，以及向单晶中积累的空轨道提供电子和用还原剂掺杂电子的研究。我们研究了有机硼化合物在各种溶剂中的晶体生长条件，这是本研究的重点。结果，我们找到了获得具有良好再现性的长边尺寸为数毫米的单晶的条件。此外，在这些重结晶条件下，使用极性溶剂。因此，可以使用所获得的单晶立即研究化学还原等电子转移反应。在该单晶中，有机硼分子的空 p 轨道在分子之间一维集成。为了了解该单晶中积累的空轨道的电子可接受性，我们还通过对所获得的单晶进行化学还原来进行电子供给研究。