両親媒性配位子を用いた裏表を有する薄膜状配位高分子の運動機能性と磁気特性
| Project/Area Number |
21K14645
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
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| Research Institution | Nara Women's University |
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Principal Investigator |
堀井 洋司 奈良女子大学, 自然科学系, 助教 (90809485)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | ナノ薄膜 / 単分子磁石 / 分子ローター / ２次元薄膜 / 金属有機骨格 / ２次元配位高分子 |
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| Outline of Research at the Start |
親水-疎水界面を利用することで裏表のある機能性の薄膜（２次元配位高分子）を開発し、その機能性を解明する。この２次元配位高分子は、分子の回転に伴う運動機能性と、構成要素となる金属イオン由来の磁性を併せ持ち、分子の運動機能性を利用した選択的な物質輸送や磁気応答など、興味深い物性を示す可能性がある。本研究課題では、まず両親媒性と運動機能性を有する配位子を合成し、これを用いて２次元配位高分子を構築する。次に薄膜の構造・物性を多角的に解明し、その機能性を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、親水-疎水性部位を有する両親媒性の機能性配位子を用い、気液あるいは液液界面における金属イオンとの反応を利用することで、機能性ナノ薄膜の構築を行った。本配位子は、分子内に回転部位を有する分子ローターとしてふるまうばかりでなく、優れた性能を有する単分子磁石としても動作する。本研究の結果、当初の目的の１つである単分子磁石からなるナノ薄膜の構築に成功した。この薄膜は、磁気記録媒体に有利な垂直磁気異方性を有しており、単分子磁石を情報記録デバイスへ応用するための足掛かりとなる成果である。また、機能性配位子へのかさ高い置換基の導入によって、分子配列様式が密な構造から疎な構造へと変化することを明らかにした。粉末X線回折および表面圧測定から予想される構造では、いずれの構造においても分子同士が薄膜内で近接しており、分子ローター部位が歯車のように噛み合っていることが示唆された。また、垂直磁気異方性の度合い、および単分子磁石の性能は、置換基のかさ高さの増大に伴い向上する傾向があることを軟X線磁気円二色性および磁化率測定により見出し、分子修飾に伴う磁気特性の変調が可能であることを明らかにした。本研究のような、分子ローターが高密度に集積した特異な構造、および単分子磁石特性を有する２次元配位高分子は前例がない。また、超分子化学を利用した分子ローターおよび分子磁性体の集積手法として本研究が有用であることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
薄膜の磁気特性の解明については当初の目的を達成できたが、運動機能性や分子透過能に関する研究に遅れが出ているため、本区分とした。研究期間を延長して取り組む予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、パラジウムおよびピリジル基間の配位結合形成を利用した薄膜形成を行ってきたが、この手法では薄膜の積層性が悪く、ろ紙などへの集積が困難であることを明らかにしている。そこで、銅-カルボキシ基結合や、ボロン酸エステル形成反応など、さまざまな結合形成を利用した薄膜構築を行い、積層性の向上を図る。
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Report
(2 results)
Research Products
(16 results)
