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2015 Fiscal Year Annual Research Report

ガスの吸脱着をバイアスとした分子運動と強誘電物性の融合システムの開発

Research Project

Project/Area Number 13J09150
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

高橋 仁徳  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords分子間相互作用 / Cu錯体 / 極性結晶 / 単結晶X線構造解析 / 誘電率
Outline of Annual Research Achievements

ガスの吸脱着をバイアスとした分子運動と強誘電物性の融合システムの開発にかかわる新たな分子設計を見出すことを目的とし、配位子間の水素結合によって一次元鎖を形成する単核Cu錯体を研究対象とした。ベンゾアート誘導体配位子(RBA)の置換基による分子間相互作用の設計によって1) 極性結晶化による第二次高調波発生(SHG)の応答が可能な錯体結晶および、2) 配位子による分子運動が可能な錯体結晶の作製が可能であると着想し、各種実験を行った。

1)単結晶X線結晶構造解析より、隣接するRBAの酸素原子とH2O配位子間で分子間水素結合による極性1次元鎖構造の形成が確認された。鎖間はpyridineの水素原子とRBAの酸素原子間の弱い水素結合相互作用により、2次元レイヤー構造を形成していた。さらに、レイヤー同士の双極子モーメントが同じ向きに並行にパッキングする場合に、極性結晶が出現した。RBAの置換基の設計は極性レイヤー間の分子間相互作用の制御を可能とし、比較的強い分子間相互作用が極性配列を安定化させた。4つの極性結晶のSHG強度は、グラニュー糖比で約0.7程度であった。

2)フッ素基をRBAの置換基として有する3種類の単核Cu錯体結晶に対して、示差走査熱量測定および転移前後におけるX線回折パターンの変化を検討し、構造相転移を示すことを明らかにした。転移前後での結晶構造解析からRBAの芳香環の配向が揺らいでおり、特に置換基が3,4-F2の結晶は3-位のF基が秩序-無秩序型の構造変化を示した。誘電率e1の温度-周波数依存性測定で、R = 3,4-F2の結晶のみ相転移後の誘電率e1の上昇がみられ、構造変化と対応していた。R = 3,4-F2の結晶では4-位のF基による双極子―双極子相互作用が有効に働き、分子運動を可能とする分子配列を実現したと考えられる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] The crystal design of polar one-dimensional hydrogen-bonded copper coordination complexes2016

    • Author(s)
      Kiyonori Takahashi, Norihisa Hoshino, Takashi Takeda, Koichiro Satomi, Yasutaka Suzuki, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, Jun Kawamata, and Tomoyuki Akutagawa
    • Journal Title

      Dalton Transactions

      Volume: 45 Pages: 3398-3406

    • DOI

      10.1039/C5DT04865F

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 水素結合鎖を持つ擬一次元Cu錯体の配位子間相互作用の制御と相転移挙動2016

    • Author(s)
      高橋仁徳
    • Journal Title

      Bulletin of Japan Society of Coordination Chemistry

      Volume: 67 Pages: unknown

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Structural Flexibilities and Gas Adsorption Properties of One-Dimensional Copper(II) Polymers with Paddle-Wheel Units by Modification of Benzoate Ligands2015

    • Author(s)
      Kiyonori Takahashi, Norihisa Hoshino, Takashi Takeda, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, Sadamu Takeda, and Tomoyuki Akutagawa
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 54 Pages: 9423-9431

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.5b01168

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Dielectric Response of Molecular Rotator in Hydrogen-Bonding Copper Coordination Complexes2016

    • Author(s)
      Kiyonori Takahashi, Norihisa Hoshino, Tomoyuki Akutagawa
    • Organizer
      The 15th International Conference on Molecule-Based Magnets (ICMM2016)
    • Place of Presentation
      Sendai International Center, Sendai, Japan
    • Year and Date
      2016-09-04 – 2016-09-08
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 一次元鎖型配位高分子錯体を用いた構造柔軟性とガス吸着特性の制御2016

    • Author(s)
      高橋仁徳
    • Organizer
      第24回Clayteamセミナー
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市 TKPガーデンシティ仙台
    • Year and Date
      2016-02-18 – 2016-02-18
  • [Presentation] 単核[Cu2] 錯体の極性結晶化とSHG活性2015

    • Author(s)
      高橋仁徳、星野哲久、野呂真一郎、中村貴義、芥川智行
    • Organizer
      錯体化学若手の会北海道・東北支部第7回勉強会
    • Place of Presentation
      山形県山形市 山形大学小白川キャンパス
    • Year and Date
      2015-10-31 – 2015-10-31
  • [Presentation] 水素結合鎖を持つ擬一次元Cu錯体の配位子間相互作用の制御と相転移挙動2015

    • Author(s)
      高橋仁徳、星野哲久、野呂真一郎、中村貴義、芥川智行
    • Organizer
      錯体化学会第65回討論会
    • Place of Presentation
      奈良県奈良市 奈良女子大学
    • Year and Date
      2015-09-21 – 2015-09-23
  • [Presentation] Relationship between Structural Flexibilities and Gas Adsorption Properties of One-Dimensional Copper(II) Polymers with Paddle-Wheel Units2015

    • Author(s)
      Kiyonori Takahashi, Norihisa Hoshino, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, Tomoyuki Akutagawa
    • Organizer
      Campus Asia Summer School 2015
    • Place of Presentation
      Aobayama Campus, Tohoku Univ., Sendai, Japan
    • Year and Date
      2015-08-27 – 2015-08-28
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ピラジン架橋一次元鎖Cu錯体のHirshfeld表面解析による構造柔軟性の評価2015

    • Author(s)
      高橋仁徳、星野哲久、野呂真一郎、中村貴義、芥川智行
    • Organizer
      錯体化学若手の会 夏の学校2015
    • Place of Presentation
      山口県山口市 セントコア山口
    • Year and Date
      2015-08-05 – 2015-08-07
  • [Presentation] Relationship between Gas Adsorption and Structural Flexibility of [Cu(II)2(p-XBenzoate)4(pyrazine)]n (X = Br, or I) Polymers by Hirshfeld Surface Analyses2015

    • Author(s)
      Kiyonori Takahashi, Norihisa Hoshino, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, Tomoyuki Akutagawa
    • Organizer
      5th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC-5, 2015)
    • Place of Presentation
      Hong Kong, China
    • Year and Date
      2015-07-12 – 2015-07-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] π平面との分子間相互作用を用いた一次元鎖型Cu(II)錯体の構造柔軟性とガス吸着特性の制御2015

    • Author(s)
      高橋仁徳、星野哲久、野呂真一郎、中村貴義、芥川智行
    • Organizer
      π造形科学第2回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪府大阪市 大阪市中央公会堂
    • Year and Date
      2015-06-08 – 2015-06-09

URL: 

Published: 2016-12-27  

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