Development of Multi-functional Molecular Materials Based on Proton-spin Coupling
Publicly Offered Research
| Project Area | HYDROGENOMICS: Creation of Innovative Materials, Devices, and Reaction Processes using Higher-Order Hydrogen Functions |
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| Project/Area Number |
21H00025
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中西 匠 九州大学, 先導物質化学研究所, 学術研究員 (40836425)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | プロトン移動 / スピン転移 / 遷移金属錯体 / 配向変化 / 多状態変換 / 光応答 / 電場応答 / 金属錯体 / ヒドラゾン錯体 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究ではプロトン移動とスピン転移が連動して発現する鉄二価中性錯体（プロトン結合スピン転移錯体）を基盤に、熱、光、電場による物性の制御が可能な多機能分子材料の開発を目指す。特に、光誘起プロトン移動を利用した光励起スピン状態の高温トラッピングおよび分極の光制御、電場誘起プロトン移動による磁性の電場制御の実現を目指し、新規中性型プロトン結合スピン転移錯体の開拓、それらを含む極性結晶の開発を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではプロトン移動とスピン転移が連動して発現する現象（プロトン結合スピン転移現象、PCST）に基づく機能開拓を目的に、新たなプロトン結合スピン転移錯体の開発および固体中における新規プロトン移動現象の開拓を行った。カチオン性のプロトン結合スピン転移錯体と組み合わせるアニオンを極性のアニオンに変えた錯体を合成し、この錯体の温度変化に伴う構造の変化を単結晶X線回折測定により調べた結果、これまで観測が困難であった新たな相の構造を決定することに成功した。得られた結果とこれまでに得られていた結晶構造を基に温度変化に伴う分子構造の変化を詳細に解析した結果、この錯体の結晶中には互いに異なるプロトン化状態の変化を示す8種類の錯体が存在していることが明らかとなった。またこれらの錯体の周囲に存在する極性アニオンは温度変化に伴い配向変化を示し、かつ8種類の錯体それぞれの周囲のアニオンの配向変化は互いに異なる事が明らかとなった。さらにプロトン移動とスピン転移に加え極性アニオンの配向変化が連動する本錯体では、固体中における新たなプロトン移動現象およびプロトン化状態の多段階変換（逆スピン転移と連動した逆プロトン移動、温度変化に基づくプロトン化状態のリエントラントなスイッチングやプロトン化状態に関する三状態変換）が実現されていることを見出した。
この様に多数の成分のダイナミクスが連動する系ではそれぞれの成分に特徴的な挙動が他の成分の動きに反映されることで単一成分のみでは困難な現象を発現されることが可能である。今後は三成分の連動に基づくプロトン移動現象を利用した機能の創発、プロトン移動およびスピン転移現象の外場制御に基づく極性分子の配向制御や、結晶中における個々の分子のプロトン化状態の個別制御について研究を行う。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
