柔軟な金属錯体の電場応答および強誘電性の発現

• Project Area: Coordination Programming - Science of Molecular Superstructures for Chemical Devices
• Project/Area Number: 22108528
• 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: Kumamoto University
• Principal Investigator: 速水 真也 熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (30321912)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2011: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2010: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: ソフトマテリアル / 柔軟性金属錯体 / 金属錯体液晶 / 強誘電性 / スピン転移 / 混合原子価 / 金属錯体 / 電場応答

Research Abstract

長鎖アルキル鎖を有する金属錯体は、液晶特性の発現のみならず、その長鎖の熱的振動あるいは大きな構造相転移から中心金属イオンに大きな影響を与えるものと考えられる。さらにそのような効果から新規な物性発現も期待できる。また長鎖アルキル鎖を有する金属錯体は、ある温度以上で液晶転移をする可能性がある。液晶相を発現する金属錯体はMetallomesogenと呼ばれているが、その機能発現に関する研究はほとんど行われていないのが現状である。従来までの液晶は主に有機液晶であり、それらは電場に応答しディスプレイなどに用いられている。これらは磁場にも応答することが可能であるが、有機液晶の場合は反磁性であり、強磁場下での応答性のみを示す。金属イオンを取り込んだ金属錯体液晶は、不対電子すなわちスピンを有する液晶は弱磁場でも容易に応答することができる。機能性金属錯体を液晶化することで、電場、磁場さらには光といった外場応答する液晶材料の構築、電子移動速度に伴う液晶転移の制御や誘電特性の制御、磁性体液晶や電導性液晶、さらには強誘電体の発現や強誘電磁性体という新たな材料を構築することや新規物性発現が可能となる。ここでそれらの機能性は分子一つ一つで発現するものであるが、分子配向を緻密に制御することにより得られる自己組織化された柔軟な場から創発される新たな物性あるいは機能性が可能となる。
本研究結果において、まず柔軟な金属錯体において分子間相互作用や直接的な結合などを用いて、柔軟な場を構築し、分子の配列や配向が緻密に制御された柔軟な金属錯体におけるスピン状態の電場応答性の発現に成功し、液晶性、誘電性、磁性、伝導性などの特性がシンクロすることを明らかにした。またそれらスピン状態変化に伴った強誘電性の発現にも成功し、分子デバイス化を指向したソフトマテリアルへの展開を達成することができた。

Research Products

• [Journal Article] Unique Spin Transition and Wide Thermal Hysteresis Loop for a Cobalt(II) Compound with Long Alkyl Chain (2011)
  • Author(s): S.Hayami
  • Journal Title: Dalton Trans. Volume: 40 Pages: 2167-2169
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin-Crossover in Cobalt(II) Compounds Containing Terpyridine and its Derivatives (2011)
  • Author(s): S.Hayami
  • Journal Title: Coord.Chem.Rev. Volume: 255 Pages: 1981-1990
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin Crossover Polymeric Iron(II) Complex Based on Triazole with Branched Long Alkyl Chain (2011)
  • Author(s): Y.H.Lee
  • Journal Title: Inorg.Chem.Commun. Volume: 14 Pages: 1498-1500
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Iron(II) spin crossover complexes with branched long alkyl chain (2011)
  • Author(s): Y.H.Lee
  • Journal Title: Polyhedron Volume: 30 Pages: 3001-3005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photo-switchable spin-crossover iron(III) compound based on intermolecular interactions (2011)
  • Author(s): T.Shimizu
  • Journal Title: J.Incl.Phenom.Macrocycl.Chem. Volume: 71 Pages: 363-369
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Unique spin transition and wide thermal hysteresis loop for a cobalt(II) compound with long alkyl chain (2011)
  • Author(s): 速水真也
  • Journal Title: Dalton Trans. Volume: 40 Pages: 2167-2169
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stabilization of Long-Lived Metastable State in Long Alkylated Spin-Crossover Cobalt(II) Compound (2010)
  • Author(s): 速水真也
  • Journal Title: Inorg.Chem. Volume: 49 Pages: 1428-1432
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin-crossover Change from Gradual to Abrupt Types for an Iron(III) Complex (2010)
  • Author(s): 速水真也
  • Journal Title: Chem.Lett. Volume: 39 Pages: 328-329
  • NAID: 10027178969
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin transition induced by crystal-liquid crystal transition (2010)
  • Author(s): 速水真也
  • Journal Title: J.Phys.Conf.Ser. Volume: 200
  • NAID: 120006697176
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Functional Metal Complexes based on Intermolecular Interactions (2011)
  • Author(s): S.Hayami
  • Organizer: ACCC-3
  • Place of Presentation: India, Kanpur(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-18
• [Presentation] Functional Metal Complexes based on Intermolecular Interactions (2011)
  • Author(s): S.Hayami
  • Organizer: ACIN
  • Place of Presentation: Belgium, Namur
  • Year and Date: 2011-09-12
• [Presentation] ソフトマターとしての金属錯体 (2011)
  • Author(s): 速水真也
  • Organizer: メスバウアー研究会
  • Place of Presentation: 東京大学、東京、日本
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] Soft metal complexes with multifunction (2010)
  • Author(s): 速水真也
  • Organizer: PACIFICHEM2010
  • Place of Presentation: Hilton, Hawaii, USA
  • Year and Date: 2010-12-16
• [Presentation] 多機能性スピンクロスオーバー錯体の創製 (2010)
  • Author(s): 速水真也
  • Organizer: 金属錯体の固体物性科学最前線
  • Place of Presentation: 東北大学、仙台、日本
  • Year and Date: 2010-12-03
• [Presentation] Metal Complexes as Advanced Soft Materials (2010)
  • Author(s): 速水真也
  • Organizer: ISASM2010
  • Place of Presentation: Kumamoto Univ., Kumamoto, Japan
  • Year and Date: 2010-11-25
• [Presentation] Ferroelectric Metallomesogens Based on Dynamic Electron State (2010)
  • Author(s): 速水真也
  • Organizer: 2nd International Mini Symposium on Metallomesogens
  • Place of Presentation: Shinshu Univ., Ueda, Japan
  • Year and Date: 2010-11-08
• [Presentation] Functionality of Spin Crossover Compounds (2010)
  • Author(s): 速水真也
  • Organizer: ICMM2010
  • Place of Presentation: Four Points by Sheraton Beijing, China
  • Year and Date: 2010-10-10
• [Presentation] Molecular Functions Based on Intermolecular Interactions (2010)
  • Author(s): 速水真也
  • Organizer: 60CCCO
  • Place of Presentation: 大阪国際交流センターOsaka, Japan
  • Year and Date: 2010-09-27
• [Presentation] Functional Metal Complexes Based on Intermolecular Interactions (2010)
  • Author(s): 速水真也
  • Organizer: IFSFCC2010
  • Place of Presentation: Pagoda Youthtel, Gyeongju, Korea
  • Year and Date: 2010-08-20
• [Presentation] Soft Spin Crossover Compounds with Multifunction (2010)
  • Author(s): 速水真也
  • Organizer: The 39th ICCC
  • Place of Presentation: Adelaide Convention Centre Adelaide, Australia
  • Year and Date: 2010-07-27
• [Book] 金属錯体の機器分析(下) (2012)
  • Author(s): 速水真也(分担執筆)
  • Total Pages: 40
  • Publisher: 三共出版
• [Book] 配位化合物の電子状態と光物理 (2010)
  • Author(s): 速水真也
  • Publisher: 三共出版
• [Remarks]
  • URL: http://www.sci.kumamoto-u.ac.jp/~hayami/index.html