炭酸ガス吸着によって誘起される結晶相転移挙動の構造化学的研究

• Project/Area Number: 16750051
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Inorganic chemistry
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 高見沢 聡 (高見澤 聡) 横浜市立大学, 国際総合科学部, 助手 (90336587)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000); Fiscal Year 2005: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2004: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
• Keywords: 分子性固体 / 金属錯体 / 多孔質固体 / 結晶構造 / 自己組織化 / 遷移金属錯体 / 細孔物質 / ガス吸着 / 結晶相転移

Research Abstract

研究代表者が独自に見いだしている単結晶ガス吸着剤であるロジウムおよび銅の安息香酸-ピラジン錯体を用いて、水素ガス吸着構造の決定に成功した。また、架橋配位子であるピラジンへのアルキル基を置換した誘導体結晶の合成を行い、ガス吸着誘起相転移特性の異なる単結晶ガス吸着剤の創出に成功した。ピラジン上に導入されたアルキル基は細孔表面に露出するため、アルキル基によって結晶内の細孔表面を分子修飾できることが明らかになった。メチル基を導入した結晶では、細孔表面に修飾されたメチル基が吸着ガス分子の結晶内拡散に干渉する。そのため、これまで困難であった吸着酸素分子を室温でさえ単結晶X線構造解析によって明瞭に捉えることに成功した。室温から10Kまでの広い温度範囲にわたる単結晶X線構造解析を行い、酸素吸着構造を決定したところ、狭い1次元細孔中に取り込まれて形成される一次元鎖状分子酸素の配列構造は温度誘起の構造相転移によって高温相、中温相、低温相の3状態があることが分かった。この吸着酸素の3つの相は吸着平衡状態での流体相の高温相、飽和吸着状態で柔粘性をもつ中温相、細孔壁を介して三次元的にオーダーした共結晶相の低温相であると考えられる。酸素は常磁性分子のため、磁気測定によって酸素の低次元磁性を観測するのに成功し、この中温相は磁場に誘起されて酸素間配置が変化する挙動がみられた。

Research Products

• [Journal Article] Magnetic behavior of 1-D molecular oxygen system included within a transformable single-crystal adsorbent (2006)
  • Author(s): S.Takamizawa, E.Nakata, T.Akatsuka
  • Journal Title: Angew.Chem.Int.Ed. 45(14) Pages: 2216-2221
• [Journal Article] Paracyclophanes as versatile and directional π-donor ligands for the formation of extended organometallic networks (2006)
  • Author(s): M.A.Petrukhina, K.W.Andreini, A.S.Filatov, Y.Sevryugina, S.Takamizawa
  • Journal Title: Organometallics (印刷中)
• [Journal Article] Direct observation of H_2 adsorbed state within a porous crystal by single crystal X-ray diffraction analysis (2005)
  • Author(s): S.Takamizawa, E.Nakata
  • Journal Title: CrystEngComm 7(79) Pages: 476-478
• [Journal Article] Generation of a plastic crystal including methane rotator within metal-organiccavity by forcible gas adsorption (2005)
  • Author(s): S.Takamizawa, E.Nakata, T.Saito, T.Akatsuka
  • Journal Title: Inorganic Chamistry 44(5) Pages: 1362-1366
• [Journal Article] Selective generation of organic aggregate includedwithin metal-organic micropores through vapor adsorption (2005)
  • Author(s): S.Takamizawa, T.Saito, T.Akatsuka, E.Nakata
  • Journal Title: Inorganic Chamistry 44(5) Pages: 1421-1424
• [Journal Article] Generation of a plastic crystal including methane rotator within metal-organiccavity by forcible gas adsorption (2005)
  • Author(s): S.Takamizawa, E.Nakata, T.Saito, T.Akatsuka
  • Journal Title: inorganic Chamistry 44(5) Pages: 1362-1366
• [Journal Article] Construction of oxygen inclusion solid using copper(II) benzoate-pyrazine (2004)
  • Author(s): S.Takamizawa, E.Nakata, T.Saito, T.Akatsuka, K.Kojima
  • Journal Title: CrystEngComm 6(34) Pages: 197-199
• [Journal Article] molecular-level design of efficient microporous materials containing metal carboxylates : inclusion complex formation with organic polymer, gas-occlusion properties, catalytic activities for hydrogenation of olefins (2004)
  • Author(s): W.Mori, S.Takamizawa, C.N.Kato, T.Ohmura, T.Sato
  • Journal Title: Microporous and Mesoporous Materials 73(1-2) Pages: 31-46
• [Patent(Industrial Property Rights)] 新規カルボン酸金属錯体及びそれから成るガス吸蔵剤 (2005)
  • Inventor(s): 高見澤 聡
  • Industrial Property Rights Holder: 横浜市大
  • Industrial Property Number: 2005-169081
  • Filing Date: 2005-06-09
• [Patent(Industrial Property Rights)] 有機カルボン酸金属錯体の単結晶及びその製造方法 (2005)
  • Inventor(s): 高見澤 聡
  • Industrial Property Rights Holder: 横浜市大
  • Industrial Property Number: 2005-169083
  • Filing Date: 2005-06-09
• [Patent(Industrial Property Rights)] 揮発性有機化合物吸着剤及び水素吸蔵材 (2005)
  • Inventor(s): 高見澤 聡
  • Industrial Property Rights Holder: 横浜市大
  • Industrial Property Number: 2005-169087
  • Filing Date: 2005-06-09