Development of Multivalent-ion conducting solids using metal cluster aggregates
Project/Area Number |
19K05496
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
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Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
吉成 信人 大阪大学, 大学院理学研究科, 准教授 (10583338)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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Keywords | 金属有機カルボン酸 / 含硫アミノ酸 / キラリティ / スクランブリング反応 / 混合原子価 / 銅イオン / 磁気的相互作用 / 水蒸気吸着 / アンモニア吸着 / 金属クラスター集積体 / 希土類イオン / キュバンクラスター / 単結晶変換 / 動的コンビナトリアル化学 / 金属クラスター / 結晶構造 / 配位異性体 / ペニシラミン / システイン / 混合原子価錯体 / 硫化銀クラスター / 超分子化学 / イオン伝導体 |
Outline of Research at the Start |
自然界には、様々なイオンを素早く透過できるイオンチャネル蛋白質が存在する。本研究では、天然蛋白質のイオン輸送機構を、人工材料に転写する基盤技術を開発する。具体的には、表面を修飾した金属クラスターを合成・集積化し、イオンが通過する経路の周辺に多数のアミノ酸を高密度に配した人工イオンチャネル構造を構築する。これにより、多価イオンをもスムーズに輸送できる新たな固体材料の開発を行う。
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Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに引き続き、イオン伝導を媒介する金属錯体の開発を継続した。パラジウム二価イオンに対してD-ペニシラミンとL-ペニシラミンを混合配位させることにより、計3種類のパラジウム四核錯体の立体異性体を結晶として単離した。この化合物について、交流インピーダンス法によりイオン伝導度を調査したところ、水素イオンを伝導イオンとする伝導挙動が観測された。興味深いことに、同一キラリティの配位子のみから構成されるホモキラル錯体のほうが、異なるキラリティの配位子が混合したヘテロキラル錯体よりも50倍以上大きなイオン伝導を示すことが確認された。これは、分子のキラリティがイオン伝導度性に影響を与えることを確認した初めての例である。 さらに、2-アミノエタンチオールをもつ9族(M)-11族(M')混合金属硫黄架橋五核錯体([M3M'2(aet)6]3+)について、異なる11族元素をもつ錯体を混合することにより、自発的に金属スクランブル反応を起こすことを確認した。 固体イオン伝導体を構成する多核錯体アニオンとして、表面に多数の非配位カルボキシ基(COOH基)をもつ多核錯体が有用であることがわかった。このような金属錯体を新たにMetal-Organic Carboxylates (MOCs)と命名した。MOCsに区分される化合物のうち、カルボキシ基を6個以上有するものを網羅的に調査し、107種類の化合物を掲載した総説論文をまとめた。また、溶液中でも安定なMOCsを形成しやすい配位子として、含硫アミノ酸であるシステインとペニシラミンやその誘導体が挙げられる。これらの含硫アミノ酸配位子をもつ金属錯体について244種類を網羅し、総説論文として発表した。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究データは順調に得られているものの、当初想定よりも複雑な生成物を与える系が多く、データ精度を高めていく必要がある。
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Strategy for Future Research Activity |
延長年度となる5年度は、これまでに得られた化合物に関するデータ収集と論文発表、学会発表に重点的に取り組む。特に、立体化学や混合金属化による固体中のイオン拡散現象について注力する。
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Report
(4 results)
Research Products
(63 results)