Creation of asymmetric hybrid MOF systems

• Project Area: Coordination Asymmetry: Design of Asymmetric Coordination Sphere and Anisotropic Assembly for the Creation of Functional Molecules
• Project/Area Number: 17H05390
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Fukuoka University
• Principal Investigator: 川田 知 福岡大学, 理学部, 教授 (10211864)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: MOF / クラスターヘリケート / フラストレーション / 極性空間 / 水素結合 / 螺旋空間 / クラスター / 配位高分子 / 誘電性

Outline of Annual Research Achievements

無機物におけるマルチフェロイクスの起源が、スピンフラストレーションを伴うスピン秩序構造によるものであると推定されている。このようなスピンフラストレーションは生体系におけるマルチ銅酵素にもみられ、これにインスパイアーされた三核銅(II)錯体の磁気的、触媒化学的研究が盛んに行われている。したがって、反転対称をもたないアシンメトリカルな金属錯体、あるいはその集合体は、新たな物性発現のステージになり得る。このような状況のもと、金属錯体のさらなる物性探索のため、新たなアシンメトリー集合体創生を目指して、極性空間群を有する金属錯体ハイブリッド MOF集合体の構築を行った。我々はこれまでに、同じキラリティーをもつ二つのトリス体が作る三重らせん空間内に、三角形型金属酸化物ナノクラスター内包し、磁気的フラストレーションを示すカプセル状の五核クラスターヘリケートを報告している。そこで本研究では、まず、様々な多重水素結合ネットワークを構築可能なアキラルな一次元鎖MOFと水素結合パートナーからなる金属錯体ハイブリッドMOFが、水素結合のパートナーとなるゲスト分子、カウンターイオン、溶媒を選択することでその集積構造の制御が可能であり、特に、水和イオンカウンターパートナーとした場合、多重水素結合形成により反転対称を持たない極性C2空間群となることを見出し、強誘電性が多重水素結合に与える影響を明らかにした。さらに、多重水素結合サイトをもつアキラルなビルディングブロックより成り立つ一次元MOFとフラストレーション部位を内包するクラスターヘリケートを用いて、アシンメトリカルな極性空間群を有する新たなハイブリッドMOF集合体を合成し、極性配位空間に置かれたクラスターヘリケート内のフラストレーション部位の磁気挙動を詳細に検討し、水素結合、誘電性、フラストレーションの相関を明らかにした。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Series of Chloranilate-Bridged Dinuclear Lanthanide Complexes: Kramers Systems Showing Field-Induced Slow Magnetic Relaxation (2019)
  • Author(s): Ryuta Ishikawa, Shoichi Michiwaki, Takeshi Noda, Keiichi Katoh, Masahiro Yamashita and Satoshi Kawata
  • Journal Title: Magnetochemistry Volume: 5 Issue: 2 Pages: 1-12
  • DOI: 10.3390/magnetochemistry5020030
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Versatile coordination architectures of products generated by the in situ reaction of a doubly bis(2-pyridyl)pyrazolate bridged dinuclear copper(ii) complex with tetracyanoethylene (2019)
  • Author(s): Ishikawa Ryuta、Ueno Shunya、Hamatake Yumi、Horii Yoji、Miyazaki Yuji、Nakano Motohiro、Noda Takeshi、Uematsu Mikoto、Kawata Satoshi
  • Journal Title: CrystEngComm Volume: 21 Issue: 12 Pages: 1886-1894
  • DOI: 10.1039/c9ce00036d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solid-State Electrochemistry of Copper(I) Coordination Polymers Containing Tetrafluoroborate Anions (2019)
  • Author(s): Kumagai Hitoshi、Kawata Satoshi、Nakano Hideyuki
  • Journal Title: Inorganic Chemistry Volume: 58 Issue: 4 Pages: 2379-2385
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.8b02768
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydrogen-Bonding Assembly of Coordination Polymers Showing Reversible Dynamic Solid-State Structural Transformations (2018)
  • Author(s): Kumagai Hitoshi、Yagishita Sadahiro、Kanazashi Ken、Ishii Mariko、Hayami Shinya、Konaka Hisashi、Ishikawa Ryuta、Kawata Satoshi
  • Journal Title: Inorganics Volume: 6 Issue: 4 Pages: 115-127
  • DOI: 10.3390/inorganics6040115
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Field-Induced Slow Magnetic Relaxation of Mono and Dinuclear Dysprosium(III) Complexes Coordinated by a Chloranilate with Different Resonance Forms (2018)
  • Author(s): R. Ishikawa, S. Michiwaki, T. Noda, K. Katoh, M. Yamashita, K. Matsubara, Satoshi Kawata
  • Journal Title: Inorganics Volume: 6 Issue: 1 Pages: 7-18
  • DOI: 10.3390/inorganics6010007
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Remarks]
  • URL: https://fukuoka-univ-kawata.jimdo.com