2017 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of Anisotropic Electronic Functions Based on Assembling Asymmetric Electron Transfer Unit
| Project Area | Coordination Asymmetry: Design of Asymmetric Coordination Sphere and Anisotropic Assembly for the Creation of Functional Molecules |
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| Project/Area Number |
16H06523
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
二瓶 雅之 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (00359572)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大塩 寛紀 筑波大学, 数理物質系, 教授 (60176865)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 非対称 / 電子移動 / 多核錯体 / 磁性 / スイッチング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中心対称性をもたない物質は、電場などの外場に応答して様々な機能を示す。このような複合機能性材料の開発においては、物質の対称性の制御と電気双極子の配向制御が不可欠である。従来の物質における対称性制御は、イオンや分子を熱エネルギーや電場によって変位させることに基づくものが主であった。本研究では、分子内非対称電子移動を示す多核錯体ユニットの外部刺激応答性をトリガーとし、分子内電子配置や分子間相互作用をスイッチングすることで物質の対称性を変換・制御することを目的とする。
平成29年度は、外部刺激誘起一電子移動によって分子対称性を変換可能なシアン化物イオン架橋直線型三核錯体の電子状態制御、および電子移動ユニットの水素結合による集積化にいて検討を行った。直線型三核錯体については、補助配位子として水素結合ドナーサイトをもつ配位子からなる三核錯体を合成した。さらに、錯体合成時に適切な塩基を共存させることで非対称電子状態をもつ三核錯体が得られることが示唆された。しかしながら、単結晶構造解析には成功しておらず、今後さらに検討を進める。一方、電子移動ユニットの水素結合による集積化については、環状四核錯体を水素結合アクセプターとして用い、様々な架橋性水素結合ドナー分子で集積化することで、集積構造の次元性制御が可能となることを見出した。さらに、集積構造における水素結合強度変化と分子内電子移動が連動することで、特異な多重安定性を示すことも見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、非対称電子移動ユニットの異方性集積により、集積体における電気双極子の配向を制御することで異方性電子機能を発現させることを目的とする。研究ステップとしては、１）非対称電子移動ユニットの構築と電子移動制御、２）電子移動ユニットの集積構造制御、３）集積体における指向性電子移動による異方性電子機能の発現、に従って推進する。本年度は、１）について複数のユニットを合成するとともにその電子移動制御についてさらに研究を進めた。さらに２）について研究を着手し、電子移動ユニットの水素結合集積化法の確立と集積構造制御を達成した。本年度に確立した水素結合集積系の構造制御法は、違法性集積体の構築の基盤となるものであり、順調に研究が進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、非対称電子移動ユニットからなる多核錯体の異方性集積化法の検討を行う。具体的には、電子移動環状四核錯体を水素結合アクセプターとしてもちい、それらを屈曲型水素結合ドナー分子で集積化した異方性集積系の合成法を確立する。さらに、それらの電場応答性について詳細に検討する。この系においては、屈曲型水素結合ドナー分子のもつ電気双極子の反転が四核錯体の電子移動で制御できる可能性がある。そこで、分子内電子移動に伴う分子間水素結合強度の変化が屈曲型ドナー分子の回転運動に与える摂動について特に詳細に明らかにする。一方、非対称電子移動からなる環状四核錯体は、温度変化によって水素
結合アクセプター性が変換可能である。そこで、環状四核錯体と水素結合ドナーとの溶液中における会合体の形成について検討する。特に、環状四核錯体の熱誘起分子内電位移動によるアクセプター性の変化が、会合挙動にどのように影響を及ぼすかについて詳細に明らかにする。
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