Updated on 2026/02/06

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ARIKAWA SHINOBU
 
Organization
School of Science Assistant Professor
Title
Assistant Professor
External link

Research Areas

  • Nanotechnology/Materials / Structural organic chemistry and physical organic chemistry

Education

  • Osaka University

    2020.4 - 2023.3

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  • Osaka University

    2018.4 - 2020.3

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  • Osaka University

    2014.4 - 2018.3

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  • 高槻中学校・高等学校

    2008.4 - 2014.3

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Research History

  • 東京科学大学   理学院 化学系   助教

    2024.10

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  • The University of Tokyo

    2024.9

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  • Kyushu University

    2023.4 - 2024.8

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  • Osaka University

    2020.4 - 2023.3

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Papers

  • A Kinetically Stabilized Nitrogen-Doped Triangulene Cation: Stable and NIR Fluorescent Diradical Cation with Triplet Ground State. International journal

    Shinobu Arikawa, Akihiro Shimizu, Daisuke Shiomi, Kazunobu Sato, Takeji Takui, Hikaru Sotome, Hiroshi Miyasaka, Masahito Murai, Shigehiro Yamaguchi, Ryo Shintani

    Angewandte Chemie (International ed. in English)   62 ( 29 )   e202302714   2023.7

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    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    A kinetically-stabilized nitrogen-doped triangulene cation derivative has been synthesized and isolated as the stable diradical with a triplet ground state that exhibits near-infrared emission. As was the case for a triangulene derivative we previously synthesized, the triplet ground state with a large singlet-triplet energy gap was experimentally confirmed by magnetic measurements. In contrast to the triangulene derivative, the nitrogen-doped triangulene cation derivative is highly stable even in solution under air and exhibits near-infrared absorption and emission because the alternancy symmetry of triangulene is broken by the nitrogen cation. Breaking the alternancy symmetry of triplet alternant hydrocarbon diradicals by a nitrogen cation would therefore be an effective strategy to create stable diradicals possessing magnetic properties similar to the parent hydrocarbons but with different electrochemical and photophysical properties.

    DOI: 10.1002/anie.202302714

    PubMed

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  • m-Quinodimethane-based fused-ring triplet hydrocarbons

    Akihiro Shimizu, Shinobu Arikawa, Tetsuya Morikoshi, Ryo Shintani

    Pure and Applied Chemistry   95 ( 4 )   401 - 412   2023.4

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    Publishing type:Research paper (scientific journal)   Publisher:Walter de Gruyter GmbH  

    <jats:title>Abstract</jats:title>
    <jats:p>Hydrocarbons with open-shell singlet and triplet ground states have long been studied. In contrast to studies of Kekulé hydrocarbons with an open-shell singlet ground state, studies of non-Kekulé and Kekulé hydrocarbons with a triplet ground state are quite limited, and no hydrocarbon with a triplet ground state has been isolated as single crystals. In this review, our work on the synthesis, isolation, and properties of <jats:italic>m</jats:italic>-quinodimethane-based non-Kekulé polycyclic hydrocarbon, a kinetically stabilized triangulene derivative, and Kekulé polycyclic hydrocarbon, a kinetically stabilized bisdibenzo[3,4:5,6]cyclohepta[1,2-<jats:italic>a</jats:italic>:2,1-<jats:italic>d</jats:italic>]benzene derivative, are described. Triplet ground states of these hydrocarbons were experimentally confirmed by ESR and magnetic measurements, and these are the first example of polycyclic hydrocarbons with a triplet ground state whose structures were characterized by X-ray crystal structural analysis. These studies will enable the development of various polycyclic hydrocarbon multi-radicals with high spin multiplicity.</jats:p>

    DOI: 10.1515/pac-2023-0208

    CiNii Research

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    Other Link: https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/pac-2023-0208/pdf

  • Synthesis and Isolation of a Kinetically Stabilized Crystalline Triangulene. International journal

    Shinobu Arikawa, Akihiro Shimizu, Daisuke Shiomi, Kazunobu Sato, Ryo Shintani

    Journal of the American Chemical Society   143 ( 46 )   19599 - 19605   2021.11

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    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    The synthesis and isolation of hydrocarbons with a triplet ground state in crystalline forms have been sought in materials science. Triangulene is one of the most famous triplet-ground-state benzenoid hydrocarbons. Its unique electronic structure and highly symmetric structure have prompted many scientists to synthesize and isolate triangulene and its derivatives, but all attempts so far to isolate them as crystals have been unsuccessful. Herein we report the synthesis and isolation of a kinetically stabilized crystalline triangulene for the first time. The key to success is the introduction of bulky substituents onto the reactive zigzag edges. Its highly symmetric structure was confirmed by X-ray crystallography, and its fundamental properties, including the triplet ground state, were revealed. The achievement here will open the door for the synthesis and isolation of other hydrocarbons with higher spin multiplicity.

    DOI: 10.1021/jacs.1c10151

    PubMed

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  • Azoniadibenzo[a,j]phenalenide: A Polycyclic Zwitterion with Singlet Biradical Character. International journal

    Shinobu Arikawa, Akihiro Shimizu, Ryo Shintani

    Angewandte Chemie (International ed. in English)   58 ( 19 )   6415 - 6419   2019.5

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    A polycyclic zwitterion, azoniadibenzo[a,j]phenalenide, having a singlet biradical character, was synthesized and isolated for the first time. The negative charge was found to be delocalized over the periphery of the main core of the zwitterion and the positive charge was localized near the nitrogen atom. Its singlet biradical character was confirmed by a small HOMO-LUMO energy gap with their spatial overlap, and observation of thermally excited triplet species together with DFT calculations.

    DOI: 10.1002/anie.201902006

    PubMed

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MISC

  • 基底三重項窒素ドープトリアンギュレンカチオンの発光性

    清水章弘, 有川忍, 塩見大輔, 佐藤和信, 工位武治, 五月女光, 宮坂博, 村井征史, 山口茂弘, 山口茂弘, 新谷亮

    有機電子移動化学討論会講演要旨集   47th (CD-ROM)   2023

  • Synthesis and optical and electrochemical properties of non-Kekule hydrocarbons dibenzo[de,jk]pentacene derivatives

    芳賀祐紀, 清水章弘, 川村勇貴, 有川忍, 新谷亮

    日本化学会春季年会講演予稿集(Web)   103rd   2023

  • Spin properties of photo-excited multiplet states in chromophore-radical linked system

    矢吹怜也, 西村亘生, 有川忍, 楊井伸浩, 楊井伸浩

    電子スピンサイエンス学会年会(CD-ROM)   62nd   2023

  • Synthesis and Properties of Nitrogen-doped Triangulene Cation

    有川忍, 清水章弘, 塩見大輔, 佐藤和信, 新谷亮

    日本化学会春季年会講演予稿集(Web)   102nd   2022

  • Electronic structures of highly stabilized triangulene derivatives as studied by pulse ESR/HYSCORE spectroscopy

    毛利菜七, 杉崎研司, 杉崎研司, 塩見大輔, 有川忍, 清水章弘, 新谷章, 工位武治, 佐藤和信

    電子スピンサイエンス学会年会(CD-ROM)   61st   2022

  • Synthesis of Nitrogen-doped Triangulene Cation and Its Magnetic and Optical Properties

    有川忍, 清水章弘, 塩見大輔, 佐藤和信, 工位武治, 五月女光, 宮坂博, 村井征史, 山口茂弘, 山口茂弘, 新谷亮

    基礎有機化学討論会要旨集   32nd (CD-ROM)   2022

  • Synthesis and Properties of a Kinetically Stabilized Dibenzo[de,jk]pentacene Derivative

    芳賀祐紀, 川村勇貴, 有川忍, 清水章弘, 新谷亮

    基礎有機化学討論会要旨集   32nd (CD-ROM)   2022

  • Synthesis and Properties of a Kinetically Stabilized Triangulene Derivative

    有川忍, 清水章弘, 塩見大輔, 佐藤和信, 新谷亮

    基礎有機化学討論会要旨集   31st (CD-ROM)   2021

  • 一重項ビラジカル性を有する含窒素縮合多環双性イオンの合成と物性

    有川忍, 清水章弘, 新谷亮

    基礎有機化学討論会要旨集   30th   2019

  • アザフェナレン骨格を有するπ共役双性イオンの合成と物性

    有川忍, 清水章弘, 新谷亮

    日本化学会春季年会講演予稿集(CD-ROM)   99th   2019

  • 開殻性を有するπ共役双性イオン-アゾニアジベンゾフェナレニドの合成と物性

    清水章弘, 有川忍, 新谷亮

    有機電子移動化学討論会講演要旨集   43rd   2019

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Awards

  • 井上研究奨励賞

    2025.2  

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  • 若手口頭発表賞

    2022.9   基礎有機化学討論会  

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  • 大津会議アワードフェロー

    2021.10  

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Research Projects

  • 発光性基底二重項有機分子を用いた電子スピン偏極法の開発

    Grant number:25K18018  2025.4 - 2027.3

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

    有川 忍

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    Grant amount:\4680000 ( Direct Cost: \3600000 、 Indirect Cost:\1080000 )

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  • 基底三重項有機分子を用いた量子センシング

    Grant number:23KJ1676  2023.4 - 2026.3

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    有川 忍

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    Grant amount:\3900000 ( Direct Cost: \3000000 、 Indirect Cost:\900000 )

    量子効果を利用して外部環境の物理量を計測する量子センシングは高感度な計測手法として近年注目されている。なかでも、NV センターを用いた 光検出磁気共鳴 (ODMR) 測定は、磁場や温度、電場を計測する有力な手法として研究されている。この NV センターはダイヤモンド構造を持つため高い安定性を持つが、サイズが比較的大きく内部構造が不均一なため、分子レベルでの検出や精密な物性制御が困難という問題があった。そこで本研究では、NV センターにかわる分子型センサを開発できればこれらの問題は解決できると着想した。2023年度はNV センターと同様に基底三重項状態を形成し発光特性が期待されるジラジカルを設計し、その合成と物性解明に取り組んだ。ジラジカルは既知化合物から二段階で合成できシリカゲルカラムクロマトグラフィーおよびGPCを用いて精製することができた。トルエン溶媒中低温での電子スピン共鳴 (ESR) 測定では、微細構造をともなうシグナルと半磁場での禁制遷移が観測され、三重項状態の生成を確認することができた。また、時間分解電子スピン共鳴 (TRESR) 測定から量子センシングには必須の電子スピン偏極生成能力を持つことを明らかにし、光学測定から発光特性を持つことを明らかにした。一方、ジラジカルは光・熱安定性が低くレーザー照射下ではすぐに分解してしまったため、ODMR測定では三重項状態に由来するシグナルを検出することができなかった。現在、置換基の導入を行い安定性を向上させたジラジカルの合成および精製の検討を行っている。

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  • m-キノジメタン骨格を有する開殻性分子の基底スピン状態の制御と二次元的拡張

    Grant number:20J22229  2020.4 - 2023.3

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    有川 忍

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    Grant amount:\2500000 ( Direct Cost: \2500000 )

    m-キノジメタンは一重項開殻性分子および高スピン分子の創出に有用な骨格である。トリアンギュレンを代表とする m-キノジメタン骨格を有する非ケクレ分子は、複数の非結合性軌道を持つことが予想され、特異な電子構造のため磁性・光学材料への応用が期待されている。しかし、反応性が高いために研究例は少なく、磁気的性質や光学特性について実験的に未解明の点が多い。昨年度は、かさ高い置換基を適切に導入することにより速度論的に安定化できることに着眼し、基底三重項分子トリアンギュレン誘導体の合成と物性解明を行った。
    今年度は、基底三重項分子のさらなる機能開拓を目指し、このトリアンギュレン誘導体に窒素原子を導入することで、発光特性を実現した、含窒素トリアンギュレン誘導体を設計、合成し、各種物性を明らかにした。既知化合物から2段階で前駆体を合成し、クロラニルで酸化することにより、含窒素トリアンギュレン誘導体を合成した。含窒素トリアンギュレン誘導体はジラジカルであるにも関わらず安定であり、ジクロロメタン、アセトニトリル、クロロベンゼン中で、大気下でも分解せず、ゲル浸透クロマトグラフィーによる精製が可能であった。磁気測定および電子スピン共鳴測定により、トリアンギュレン誘導体と同様に大きな交換相互作用を伴う基底三重項分子であり、ジグザグエッジに不対電子が非局在化することを明らかにした。また、光学測定により近赤外領域に比較的強い吸収を示し、基底三重項の有機ジラジカルとしては初となる、近赤外領域の発光を示すことを明らかにした。

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Teaching Experience

  • 計算化学・情報演習2

    2025.12 Institution:東京科学大学 理学院化学系

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  • 有機演習第三

    2024.10 Institution:東京科学大学 理学院化学系

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  • 有機化学総合実験

    2024.10 Institution:東京科学大学 理学院化学系

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  • 有機化学基礎実験

    2024.10 Institution:東京科学大学 理学院化学系

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  • 有機演習第二

    2024.10 Institution:東京科学大学 理学院化学系

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Media Coverage

  • 基底三重項炭化水素トリアンギュレンの単離に世界で初めて成功

    Chem-Station  https://www.chem-station.com/blog/2021/12/triangulene.html  2021.12

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    Author:Myself 

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  • 2個の電子スピンの向きが揃った炭化水素分子の合成に成功

    大阪大学・大阪市立大学  https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2021/20211116_1  2021.11

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    Author:Other 

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  • 阪大と大阪市大、炭化水素の誘導体合成 純有機磁性材の実現に一歩 Newspaper, magazine

    日刊工業新聞  2021.11

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    Author:Other 

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