2011 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | New Frontier in Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom |
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20110006
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
矢持 秀起 京都大学, 低温物質科学研究センター, 教授 (20182660)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
御崎 洋二 愛媛大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90202340)
藤原 秀紀 大阪府立大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (70290898)
森田 靖 大阪大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (70230133)
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| Keywords | 分子性固体 / 相転移 / 外場応答 / 多重不安定性 / 多段階酸化還元 / 光機能性 / 電子スピン |
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| Research Abstract |
新規分子性固体の開拓と解析を進展させた。3種の機構が協同した金属絶縁体(MI)転移を起す多重不安定物質[(EDO-TTF)_<1-x>(MeEDO-TTF)_x]_2PF_6(x=0)の混晶を検討した。x=0.10,0.21の場合はPeierls機構のみによる転移が起きることを明らかにした。EDO-TTFのモノ塩素置換体の錯体開拓を行い、中性と+1価状態の振動スペクトルを測定した。
分担者(御崎)らは、TTP系ドナー開発開始時から20年間合成が達成されていなかったテトラメチル誘導体(TMTTP)の合成に成功した。新規の合成経路によりTTPの両末端に異なるアルキル基を導入することも可能となった。TMTTPとReO_4,PF_6,AsF_6,SbF_6の新規錯体を作製した。これらは10^2 S cm^<-1>の高い伝導性を示し、PF_6,AsF_6塩は10Kまで金属的であり、ReO_4塩は130KでMI転移を起こした。
分担者(藤原)はく蛍光性部位を持つ複合分子の光機能性物質の開拓を進めた。光伝導性の向上を目指し、BODIPYやフルオレンを有する分子の伝導性塩を作製し、その構造と物性を評価した。中性結晶に比べて遥かに大きな光電流が発生する半導体的な塩が得られた。また、EDT-TTF-BTA単結晶の光電流発生の起源を検討するため、顕微反射吸収分光、光伝導度、時間分解発光分光などの光物性測定を行った。
分担者(森田)は、電子スピン非局在型中性ラジカルであるトリオキソトリアンギュレン(TOT)の誘導体を正極活物質として用いたLiイオン二次電池の開発を行い、従来のコバルト酸リチウムを用いたものよりも大容量で、かつ高いサイクル特性を示すデバイスの作製に成功した。また、TOTが構築する一次元積層構造にアニオン種を導入した混合原子価塩の作製を行い、高導電性を発現することを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
多重不安定性物質の転移を化学的手法によって制御し、実績概要に記述しきれなかった物質を含め、新規導電性分子性固体が開拓されつつある。また、当初最終年度までかかると想定していた極めて合成難易度の高いドナー分子TMTTPの合成経路を確立でき、最終年度に更なる新規分子性導体の開発が可能となった。蛍光部位を導入した新規機能性物質は、光誘起相転移の観測には至っていないが、ほぼ計画通りに進んでいる。電子スピン非局在型中性ラジカルの研究では、高性能二次電池や高導電性物質など分子内自由度を活かした機能の発現に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
比較的小さなπ系を持つドナーを用いて、金属的な挙動を示しながら非傘属的な磁化率の温度依存性を示す物質等が得られており、物質群の枠を広げつつ、とれら特異な挙動を示す物質の本質を解明する。比較的大きなπ系を持つ化合物については、今回新たに開拓したTMTTPの合成経路を応用して類似ドナーを開拓する。また、TMTTPの与える分子性導体について結晶構造を明らかにし、導電性と構造の相関を調べて物質設計の指針へとフィードバックする。蛍光部位を導入した分子については、光誘起相転移を示す物質の開発に向けた更なる分子の改良と各種導電性塩め開拓を精力的に進めると共に、色素増感太陽電池への展開を推進する。TOTの化学修飾に対する高い自由度を活用し、更なる誘導体の合成を行う。特に酸化還元能と自己集合能に着目した分子設計を行い、その機能化を検討する。
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[Journal Article] Probing the metal-insulator phase transition in the (DMEDO-EBDT)_2PF_6 single crystal by optical measurements2012
Author(s)
T Ishikawa, M Kitayama, A Chono, K Onda, Y Okimoto, S Koshihara, Y Nakano, H Yamochi, T Morikawa, T Shirahata, Y Misaki
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Journal Title
J.Phys. : Condens.Matter
Volume: 24
Pages: 195501/1-9
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] (DIETSe)_2MX_4[M=Fe, Ga, X=Cl, Br]の強磁場物性2012
Author(s)
前里光彦, 川口玄太, 北川宏, 今久保達郎, 齋藤軍治, A.Kiswandhi, D.Graf, J.S.Brooks
Organizer
日本物理学会第67回年次大会
Place of Presentation
関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス
Year and Date
20120324-20120327
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[Presentation] MTSF-TCNQの1GPa圧力下、磁場誘起相2012
Author(s)
村田恵三, 増田耕育, W.Kang, 福本雄平, D.Graf, A.Kiswandhi, E.S.Choi, J.S.Brooks, 佐々木孝彦, 横川敬一, 吉野治一, 藤原秀紀, 加藤礼三
Organizer
日本物理学会第67回年次大会
Place of Presentation
関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス
Year and Date
20120324-20120327
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[Presentation] HMTSF-TCNQの1GPa圧力下、磁場誘起相でのHall効果2012
Author(s)
増田耕育, W.Kang, 福本雄平, D.Graf, A.Kiswandhi, E.S.Choi, J.S.Brooks, 横川敬一, 吉野治一, 藤原秀紀, 加藤礼三, 村田恵三
Organizer
日本物理学会第67回年次大会
Place of Presentation
関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス
Year and Date
20120324-20120327
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[Presentation] グラフェンフラグメント骨格をもつ中性ラジカルの三重項熱励起子1次元鎖のESRによる研究2011
Author(s)
日比紀孝, 上田顕, 森口実紀, 福井晃三, 森田靖, 中筋一弘, 中澤重顕, 杉崎研司, 吉野共広, 佐藤和信, 塩見大輔, 豊田和男, 工位武治
Organizer
第50回電子スピンサイエンス学会年会(SEST2011)
Place of Presentation
仙台国際センター
Year and Date
20111116-20111118
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[Presentation] Infrared, Raman, and X-ray Diffraction Study on the Phase Transition of the Organic Conductor (ET)_2C(CN)_32011
Author(s)
Y.Nakano, Y.Yoshida, M.Ishikawa, M.Maesato, H.Yamochi, G.Saito, M.Uruichi, K.Yakushi, E.Collet
Organizer
9th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets (ISCOM2001)
Place of Presentation
Gniezno, Poland
Year and Date
20110925-20110930
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[Presentation] The First Neutral Radical-based Triplet Excitons with a Graphene Fragment : Thermally Activated Dynamics in the One-dimensional Chain2011
Author(s)
日比紀孝, 上田顕, 吉野共広, 杉崎研司, 中澤重顕, 佐藤和信, 豊田和男, 塩見大輔, 森口実紀, 福井晃三, 森田靖, 中筋一弘, 工位武治
Organizer
6th International School and Conference on Spintronics and Quantum Information Technology (SPINTECH6)
Place of Presentation
松江市
Year and Date
20110801-20110805
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