武田 貴志

たけだ たかし
Takashi Takeda
東北大学多元物質科学研究所
助教
A03
専門分野構造有機化学・機能物性化学
公募班（2020-2021）

ダイナミックHOF:新しいソフトクリスタルの創製と機能開発

キーワード
ソフトクリスタル、サーモサリエント効果、結晶ジャンプ、水素結合有機構造体、折れ曲がり分子、分子運動、刺激応答性材料
関連する研究者
研究協力者: 芥川智行（東北大学多元物質科学研究所、教授）
研究協力者: 星野哲久（東北大学多元物質科学研究所、助教）

研究概要

本研究では研究代表者が見出した、共同的かつ異方的な分子の熱運動によって結晶ジャンプを示す水素結合有機構造体(HOF)結晶を基盤として、ダイナミックな運動が可能な分子からなるHOF(ダイナミックHOF)群の創成と新奇機能の開拓を行う。異なる反転の活性化障壁を有するπ拡張シクロオクタテトラエンのテトラカルボン酸からなるダイナミックHOFを複数合成し、その運動に基づく新しい機能の発現を目指す。

動的な分子からなるHOFとそれが示す結晶ジャンプ

結晶中の分子の変形により色調、誘電物性、伝導性等が非線形的に変化し、それを熱などの外部刺激により制御、モニターできる系を実現する。有機構造体で盛んに調査されているガス吸着・分離とは異なる、新奇な物性・機能をダイナミックHOFで発現する。分子の共同的なサーモダイナミズムと分子間相互作用、ホスト―ゲスト相互作用に基づく、熱に対して可逆・非可逆性が異なる様々な物性の発現・変調を実現することにより、分子性結晶材料・ソフトクリスタルの可能性を広げる。

ダイナミックHOFが誘起すると予想される様々な物性

研究業績

査読付発表論文

A03-31

  1. “Electrostatic versus van der Waals Interactions in an n-Type Semiconducting Dianionic Naphthalenediimide Derivative with CnH2n+1NH3+ (n = 1-16)” A. Kawasaki, T. Takeda, N. Hoshino, W. Matsuda, S. Seki, *T. Akutagawa, J. Phys. Chem. C 125, 21595-21606 (2021). (Supplementary Cover Art)
    DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c05176
  2. “Ferroelectrics Coupled with Unidirectional Rotation in Liquid Crystals” J Wu, *T. Takeda, N. Hoshino, *T. Akutagawa, J. Phys. Chem. C 126, 3864-3871 (2022).
    DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c10313
  3. “Fluorescent Molecular Glass Based on Hexadehydrotribenzo[12]annulene” Y. Kasahara, I. Hisaki, T. Akutagawa, *T. Takeda, Chem. Commun. 57, 5374-5377 (2021). (Front Cover Article)
    DOI: 10.1039/D1CC01356D
  4. “Color-Tunable Arylaminoanthraquinone Dyes through Hydrogen-Bond-Assisted Charge Transfer Interaction” *T. Takeda, Y. Kasahara, T. Akutagawa, RSC Adv. 11, 24217-24231 (2021).
    DOI: 10.1039/D1RA03985G
  5. “Crystal Structures and Physical Properties of (M+)(Crown Ethers)x(TCNQ)y Salts with M+ = Li+, Na+, K+, Rb+, and Cs+” K. Sambe, N. Hoshino, T. Takeda, *T. Akutagawa, Cryst. Growth Des. 21, 5928-5942 (2021).
    DOI: 10.1021/acs.cgd.1c00812
  6. “Dynamics of Proton, Ion, Molecule, and Crystal Lattice in Functional Molecular Assemblies” *T. Akutagawa, T. Takeda, N. Hoshino, Chem. Commun. 57, 8378-8401 (2021). (Back Cover Article)
    DOI: 10.1039/D1CC01586A
  7. “Effective Na+-Binding Ability and Molecular Assembly of an Alkylamide-Substituted Penta(ethylene)glycol Derivative” S. Seto, T. Takeda, N. Hoshino, *T. Akutagawa, J. Phys. Chem. B 125, 6349-6358 (2021). (Supplementary Cover Art)
    DOI: 10.1021/acs.jpcb.1c03188
  8. “Ferroelectricity of Hydrogen-Bonded Azobenzene Derivatives” J. Wu, Q. Zhu, T. Takeda, N. Hoshino, *T. Akutagawa, ACS Appl. Electron. Mater. 3, 3521-3529 (2021). (Supplementary Cover Art)
    DOI: 10.1021/acsaelm.1c00462
  9. “Ion Polarisation-Assisted Hydrogen-Bonded Ferroelectrics in Liquid Crystalline Domains” G. Yuan, Y. Kimura, T. Kobayashi, T. Takeda, N. Hoshino, *T. Akutagawa, Chem. Sci. 12, 13520-13529 (2021).
    DOI: 10.1039/D1SC03301H
  10. “Simple Molecular Ferroelectrics: N, N’-Dialkyl-terephthalamide Derivatives in the Solid Phase” M. Kawana, R. Mizoue, T. Takeda, N. Hoshino, *T. Akutagawa, J. Mater. Chem. C Advance Article (2022).
    DOI: 10.1039/D1TC05001J
  11. "Conformation Change Significantly Affected the Optical and Electronic Properties of Arylsulfonamide-Substituted Anthraquinone" *T. Takeda, T. Akutagawa, Chem. Commun. 56, 10564-10567 (2020).
    DOI: 10.1039/D0CC04611F
  12. "Ferroelectric Columnar Assemblies from the Bowl-to-Bowl Inversion of Aromatic Cores" *S. Furukawa, J. Wu, M. Koyama, K. Hayashi, N. Hoshino, T. Takeda, Y. Suzuki, J. Kawamata, *M. Saito, *T. Akutagawa, Nat. Commun., 12, 768 (2021).
    DOI: 10.1038/s41467-021-21019-4
  13. "Ferroelectric Low-Voltage ON/OFF Switching of Chiral Benzene-1,3,5-Tricaboxamide Derivative" J. Wu, *T. Takeda, N. Hoshino, *T. Akutagawa, J. Mater. Chem. C, 8, 10283-10289 (2020).
    DOI: 10.1039/D0TC02414G
  14. "水素結合性分子集合体のダイナミクスと物性化学" *武田貴志, *芥川智行, 有機合成化学協会誌, 78, 801-812 (2020).

国内学会発表

A03-31

  • “有機化合物の分子運動に立脚した機能性材料開発”武田貴志(招待講演), 第8回慶応有機化学若手シンポジウム (オンライン、2021年5月8日)

国際学会発表

A03-31

  1. “Hydrogen-Bonded Assemblies of Twisted Tetra[3,4]thienylene Tetracarboxylic Acid with Selective Solvent Sorption” T. Takeda, T. Akutagawa, 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Online, Dec. 16-21, 2021)
  2. “Jumping Crystal of a Hydrogen-Bonded Organic Framework Induced by the Collective Molecular Motion of a Twisted p System” T. Takeda, T. Akutagawa, 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Online, Dec. 16-21, 2021)
連絡先
takashi@tohoku.ac.jp