2018 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30年度は、外部刺激誘起二電子移動によって水素結合アクセプター性を変換可能なシアン化物イオン架橋環状四核錯体の水素結合による集積化についてさらに検討を行った。具体的には、環状四核錯体を水素結合アクセプターとして用い、二官能性水素結合ドナーであるアミノ安息香酸との複合化を行った結果、一次元水素結合集積構造をもつ1：2ドナーアクセプター系を得ることに成功した。本化合物は、脱溶媒によって1次元から0次元へ大きく構造変化するとともに、水素結合様式の変換に伴う電子移動挙動のスイッチングを示す。さらに、環状四核錯体の電子状態変化に伴い、pKaが一程度変化することを実験的に明らかにした。
一方、ナノ粒子の異方性配列の達成を目的とし、有機ナノケージ分子に球対称ナノ粒子を包接した物質の合成を新規に行った。TEM、AFMなどの各種測定によりキャラクタリゼーションを行った結果、金ナノ粒子＠ナノケージ分子が得られることを明らかにした。
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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、非対称電子移動を示す多核錯体やナノ粒子を異方集積化することで、非対称電子状態に特有の機能を発現させることを目的としている。本年度は、非対称電子移動ユニットからなる錯体の集積化をさらに一般化させるとともに、外部刺激に伴う電子状態変化、化学的性質の変化について実験的に明らかにすることに成功した。さらに、球対称ナノ粒子の分子間相互作用に違法性をもたせる手法として、有機ナノケージ分子をもちいた新たな手法を開発した。本年度の成果は、今後行う非対称電子機能探索の礎となるものであり、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を屈曲型水素結合ドナー分子で集積化したシステムの溶液中における凝集・離散挙動を明らかにする。また、光異性化を利用した溶液中のｐH制御を基盤とし、上記の凝集・離散挙動を光照射によって制御することを目指す。また、ナノ粒子＠ケージ分子については、表面状態を精密に設計・制御することで、最密充填構造と異なる集積構造の達成や、粒子間距離の制御に基づくプラズモン共鳴の異方的結合について検討を進める。
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