表面配位不飽和空間を利用した配位高分子ナノ結晶の物性及び形態制御

• Project/Area Number: 18033003
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 栗原 正人 Yamagata University, 理学部, 准教授 (50292826)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 真実 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助手 (60362026)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2007: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2006: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 配高分子 / ナノ結晶 / 配位不飽和 / プルシアンプルー / 表面修飾 / 粒径制御 / エレクトクロミズム / フルカラー / 配位高分子 / プルシアンブルー / モルフォロジー / 分散液

Research Abstract

配位高分子結晶の一つであるプルシアンブルー(PB)及びその誘導体(PBA)ナノ結晶に注目して研究を進めた。
PBは、エレクトロクロミック素子、二次電池、酸化還元触媒、グルコースセンサなど、機能性材料としての研究が進められている。PB自体は、簡便・安価・大量合成できる一方で、溶媒に不溶であったことが、その実用化研究の大きな障害となっていた。本特定領域研究において、我々は、PBが10〜20nm程度のナノ微粒子の凝集体であることを初めて報告した。配位高分子結晶の表面には、活性な配位不飽和サイトが存在している。一つは他の配位子や金属錯体(または錯イオン)が配位(交換)可能なFe-OH^2サイト、もう一つは他遷移金属イオンが配位可能なFe-CNサイトである。ナノサイズの結晶では、その結晶表面の配位不飽和サイトの結晶全体に占める割合が極めて大きいため、その配位飽和サイト、つまり、配位高分子ナノ結晶の結晶表面に広がる配位空間を新しい反応場として利用することで、ナノ結晶の物性制御など新しい機能化が可能であると考えられる。Fe-OH^2サイトを利用しアルキルアミンで結晶表面修飾を行うと、PBのナノ微粒子個々は、その凝集状態が解かれ、トルエンなどの有機溶媒に安定に分散することが明らかになった。また、フェロシアン化イオンを修飾することで、水やアルコールに安定に分散するPBナノ微粒子を得ることに成功した。PBのみならず、NiやCoから構成されるPBAからも同様な表面修飾により、安定なナノ微粒子の有機溶媒・水分散液を作製することにも成功した。ナノ微粒子分散液の高速遠心分離により、粒子径分画が可能であることも分かった。

Research Products

• [Journal Article] Electrochromic Thin Film Fabricated Using a Water-Dispersible Ink of Prussian Blue Nanoparticles (2008)
  • Author(s): H., Shiozaki, T., Kawamoto, H., Tanaka, S., Hara, M., Tokumoto, A., Gotoh, T., Satoh, M., Ishizaki, M., kurihara, M., Sakamoto
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys 47 Pages: 1242-1244
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Simple Synthesis of Three Primary Color Nanoparticle Inks of Prussian Blue and Its Analogues (2007)
  • Author(s): A., Gotoh, H., Uchida, M., Ishizalci, T., Satoh, S., Kaga, S., Okamoto, M., Ohta, M., Sakamoto, T., Kawamoto, H., Tanaka, M., Tokumoto, S., Hara, H., Shiozaki, M., Yamada, M., Miyake, M., Kurihara
  • Journal Title: Nanotechnology 18
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrochromic Thin Film of Prussian Blue Naniopatricles Fabricated Using Wet Process (2007)
  • Author(s): S., Hara, H., Tanaka, T., Kawamoto, M., Tokumoto, M., Yamada, A., Gotoh, H., Uchida, M., Kurihara, M., Sakamoto
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys 46
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Submicro- and Nanocrystals of Cyano-bridged LaFe Coordination Polymer in Reversed Micelle (2006)
  • Author(s): N.Kondo, A.Nakajima, Y.Sasaki, M.Kurihara, M.Yamada, M.Miyake, F.Mizukami, M.Sakamoto
  • Journal Title: Chem.Lett. 35・11 Pages: 1302-1302
• [Presentation] Property and Morphology Control of Coordination Polymer Nanocrystals Using Their Surface Unsaturated Coordination Space (2007)
  • Author(s): M, Kurihara, A, Gotoh, M, Ishizaki, M, Sakamoto, T, Kawamoto
  • Organizer: Third International Symkposium on Chemistry of Coordination Space
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場
  • Year and Date: 2007-12-11
• [Presentation] Preparation of Prussian Blue Analog Nanoparticles and Their Stable Dispersion Solution Functioning as Rde Color Electrochromic Material (2007)
  • Author(s): M, Kurihara, M, Ishizaki, A, Gotoh, Y, Sajima, M, Sakamoto, T, Kawamoto
  • Organizer: Third International Symkposium on Chemistry of Coordination Space
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場
  • Year and Date: 2007-12-11
• [Patent(Industrial Property Rights)] 特許 (2006)
  • Inventor(s): 栗原 正人, 他
  • Industrial Property Rights Holder: 産業技術総合研究所
  • Filing Date: 2006-02-08