2000 Fiscal Year Annual Research Report
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12640550
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
芥川 智行 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (60271631)
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| Keywords | プロトン伝導体 / 電荷移動錯体 / チャンネル / 有機錯体 |
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| Research Abstract |
本研究では、ナフィオン膜に変わる新たなプロトン伝導体の開発を目標として、液相様の環境にあるプロトンでは無く、低分子錯体中に存在するプロトンを用いた新規な伝導体の構築を試みた。低分子結晶のプロトン伝導場をデザインする事で、多量の水和分子を必要としないプロトン伝導体を開発する事を研究目的とした。すなわち、プロトン伝導度が温度変化に左右され無い、より低温(0℃以下)での動作が可能なプロトン伝導体の構築について検討した。具体的には、結晶中にデザインされたイオンチャンネル内におけるプロトン伝導に関する物性評価を試みたので、以下に本年度得られた研究成果をまとまる。
研究対象とした低分子有機錯体は、2,2'-bi-1H-benzimidazole(H2BBIM)系の錯体及びイオンチャンネル型のNi(dmit)_2錯体である。いずれの錯体も、電解結晶化により作製し、前者の系からは(H3BBIM^+)(TCNQ)(Cl^-)_<0.5>(H_2O)の組成を有する単結晶を作製した(H3BBIM^+は、H2BBIMがプロトン化されたカチオンである)。また、後者の系からは、M^+(crown ethers)[Ni(dmit)_2]_Xの組成を有する一連の錯体を作製した。プロトン伝導度の測定は、高プロトン伝導体であるnafion^<【○!R】>117膜で試料を挟んだサンドイッチ型の電極構造を作製し、電子伝導をブロックすることで、100Hzから1MHzの周波数領域での測定を行った。
前者の錯体の結晶構造は、H3BBIM^+とTCNQが均一な分離積層様式で配列し、H3BBIM^+カラム間にプロトン伝導チャンネルを有していた。また、チャンネル内には、Cl^-とH_2O分子がディスオーダーして存在しており、その中でプロトンは動的自由度を有していた。300Kにおけるプロトン伝導度は、室温で約1.2x10^<-3>Scm^<-1>と求められ、この値は、低分子系錯体としては極めて高伝導性である事が判明した。次年度は、そのプロトン伝導度の温度変化及び伝導メカニズムの解明を行う予定である。一方後者のNi(dmit)_2系の錯体は、チャンネル内にプロトンを導入することが今のところ困難であり、錯体調整の条件を検討中である。
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[Publications] T.Akutagawa: "M^+ (12-crown-4) Supramolecular Cations (M^+=Na^+, K^+, Rb^+, and NH_4^+) within Ni (dmit)_2 Molecular Conductor"Inorganic Chemistry. 39. 2645-2651 (2000)
