中島 光一溶液反応化学に立脚したナノキューブ粒子の開発19Kouichi NAKASHIMA松野 太輔20Taisuke MATSUNO（2020採択）Development of nanocube particles based on liquid phase chemistry(Project 2020)ボウル-イン-チューブ型構造を有する外場応答性分子ベアリング（2020採択）External-Field-Responsive Bowl-in-Tube Molecular Bearings(Project 2020)32旭硝子財団 助成研究成果報告（2022）チタン酸バリウム（BaTiO3）は，携帯電話，パソコン，家電製品などに使用されている誘電体材料で，我々の生活に欠かすことができない物質である．このBaTiO3をナノキューブ化し，集積化することにより，飛躍的な誘電特性の向上が期待できるので高性能小型電子デバイスへの開発へとつながる．そこで本研究では，BaTiO3の粒子設計に取り組み，その微構造解析を行った．ソルボサーマル法を用いてBaTiO3ナノキューブの合成を行い，電子顕微鏡を用いて原子配列の可視化を行った．その結果，本研究で得られたBaTiO3ナノキューブの粒子表面は，チタンカラムに覆われており，表面再構成の存在を明らかにした．Barium titanate (BaTiO3) is a dielectric material used in mobile phones, computers, home electric appliances, and so on. This makes BaTiO3 essential for human life. As BaTiO3 nanocubes are more readily synthesized and denser ceramics are accumulated, the dielectric constant can be remarkably improved. As a result, high performance microelectronic devices will be created. In the present work, we synthesized BaTiO3 nanocubes using a solvothermal method and observed the atomic arrangement of the BaTiO3 nanocubes using electron microscopy. Surface reconstruction was revealed with titanium columns at the outmost layer on the BaTiO3 nanocube.本研究では，申請者らが最近開発したBowl-in-tube型分子ベアリングを用いて機能性物質を開発することを目指した．Bowl-in-tube型分子ベアリングは筒状芳香族分子を「外枠」とし，ボウル状ゲスト分子を「回転子」とする超分子会合体である．筒状分子の中にとらわれた回転子は固体中で高速回転することが分かっている．今回，ボウル状回転子としてハロゲン置換基をもつコランニュレンを用いた分子ベアリングを構築した．その結果，予想外にも，ハロゲン置換基の導入により分子ベアリング形成の様式が従来の分子ベアリングから大きく変化することを見出した．すなわち，筒状分子が複数のゲスト分子を包接する上，正の協働性を生じるという興味深い超分子化学的挙動を明らかとした．We aimed to develop functional materials using a bowl-in-tube molecular bearings, which are supramolecular complexes composed of a cylindrical aromatic host molecules as the “outer frame” and bowl-shaped guest molecules as the “guest rotor”. Rotors trapped inside cylinders rapidly rotate in solids. In this study, we used halogenated corannulenes as the bowl-shaped rotor. Unexpectedly, the introduction of halogen substituents significantly changed the mode of supramolecular complexation from that of previous molecular bearings. The host encapsulated multiple guest molecules in a positively cooperative manner. We revealed interesting supramolecular chemistry of bowl-in-tube molecular bearings.
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