空気中で安定なカチオン性炭化水素ナノベルト~長波長発光材料や超分子材料などへの応用に期待~

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2025-05-01 理化学研究所,名古屋大学

理化学研究所と名古屋大学の国際共同研究グループは、空気中で高い安定性を持つカチオン性炭化水素ナノベルト「MCPPカチオン」の合成に成功しました。この分子は、固体および溶液状態の双方で長寿命を示し、特にジカチオン体は約26時間、メチル基を導入した誘導体では約110日という極めて長い半減期を持ちます。また、700nmを超える長波長領域で鋭い吸収・蛍光スペクトルを示し、蛍光量子収率も23%と高く、ディスプレー材料などへの応用が期待されます。さらに、磁場中で強いジアトロピックベルト電流を持つことが理論・実験の両面で確認され、環状π共役分子の新たな性質解明に貢献しています。研究成果は英国王立化学会誌『Chemical Science』オンライン版に掲載されました。

空気中で安定なカチオン性炭化水素ナノベルト~長波長発光材料や超分子材料などへの応用に期待~
本研究で開発したカチオン性炭化水素ナノベルト(MCPPカチオン)

<関連情報>

メチレン架橋[6]シクロパラフェニレンの化学酸化により合成された安定なカチオン性ナノベルト Stable cationic nanobelts synthesized by chemical oxidation of methylene-bridged [6]cycloparaphenylene

Nobushige Kai, Hideya Kono, Timo Stünkel, Daiki Imoto, Riccardo Zanasi, Guglielmo Monaco, Francesco F. Summa, Lawrence T. Scott, Akiko Yagi and  Kenichiro Itami
Chemical Science  Published:23 Apr 2025
DOI:https://doi.org/10.1039/D5SC01305D

Abstract

Nanobelts are cyclic arenes that only consist of annulated structures. Recently, various types of nanobelts have been synthesized and their unique properties have been unveiled. However, cationic nanobelts without heteroatoms have been rarely synthesized, and their properties are of significant interest from both fundamental and application perspectives. Herein, we report the synthesis of radical cationic and dicationic hydrocarbon nanobelts by chemical oxidation of methylene-bridged [6]cycloparaphenylene ([6]MCPP). These cationic species are remarkably stable in air, which made it possible to measure and uncover their structural and electronic properties. Notably, the [6]MCPP dicationic salt has sharp absorption and fluorescence bands at longer wavelengths than those of neutral [6]MCPP, close to the near-infrared region. From both experimental and theoretical investigation, the existence of a strong diatropic belt current in [6]MCPP dication was indicated. In addition, a longer lifetime was observed for the hexamethyl[6]MCPP dicationic salt than for the [6]MCPP dicationic salt in solution.

0502有機化学製品
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