2016 Fiscal Year Research-status Report
光応答性錯体の自己集積に基づく多重スイッチング材料の創製
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15K17827
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
吉田 将己 北海道大学, 理学研究院, 助教 (20712293)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 錯体化学 / 光物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、強発光性や多彩な光学特性、外場応答、導電性等に注目が集まる集積型白金多核錯体に対し、光照射や電解酸化還元等の刺激による多段階スイッチング能を付与することを目指している。特に、これまでに報告例の少ない外部刺激によって分子のマクロな自己集積構造と電子物性の制御を連動させ、新奇な電子材料を開発することを目的としている。
我々は前年度までに、このようなスイッチング能を持つ錯体として、新規アセトアミド架橋白金二核錯体が酸化還元に伴って分子間で結合を形成・開裂し、４段階の発色変化を示すことを論文として報告してきた。。
平成28年度は、本課題の中核をなす外部刺激によるマクロ構造と電子物性の連動制御を達成するために、上記の白金二核錯体に対し自己集積を促す長鎖アルキル基を導入した新規錯体を用い、そのマクロな集積状態を制御することを試みた。その結果、確かにこの錯体が電圧の印加に伴いマイクロメートルサイズの大きな凝集体から１ナノメートル以下の分子まで非常に大きな集積構造の変化を起こすことを動的光散乱法（DLS）や原子間力顕微鏡（AFM）により確認することに成功した。
一方、白金錯体の自己集積と電子状態制御に新たな自由度を付与することを目的として前年度に新たに着手した白金三核錯体についても興味深い結果が得られた。前年度までにこの三核錯体が従来の二核錯体より温和な条件で安定・可逆的なスイッチング挙動をみせることを見出したが、本年度はこのスイッチング挙動を共存させる陰イオンによって幅広く変化させることに成功した。また計算化学の専門家との共同研究により、その電子状態および物性の変化を理論面からも解明することに成功した。
以上のように、平成28年度は白金二核錯体のマクロな集積構造の制御に成功するとともに、白金三核錯体という新たな展開についても多機能性スイッチング材料へと展開可能な知見を得た。
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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
平成28年度までに、発光・発色を多段階スイッチングする白金錯体の物性評価に成功するとともに、この錯体を修飾することで目的としていた外部刺激によりマクロスケールの集積構造を変化させる白金錯体の創製にも成功した。この結果は、新奇なスイッチング材料としての知見を与えるのみならず、金属間結合の形成・開裂を駆動力としてマクロ集積構造の制御を達成した例として非常に興味深い。また、平成27年度に新たに見出した白金三核錯体については単純に物性をスイッチングできるのみならず、そのスイッチング挙動自体を共存イオンという別の因子により制御できることが判明した。以上のように、本研究は目的とする外部刺激によって自在に諸物性と集積構造をスイッチングできる新奇な機能性材料の開拓に向けて順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前項までに述べたように、これまでの研究で当初より目的としてきた外部刺激により物性のスイッチングが可能であると期待される超分子集積体の創製に成功したといえる。平成29年度においてはこれらの集積体の諸物性についての検討に注力する。測定は昨年より北海道大学内で供用を開始した先端研究基盤共用促進事業「先端物性共用ユニット」を利用し、まずは磁化率や輸送特性などの測定から進める。既に担当者との打ち合わせも進めており、適宜共同研究を行いながらこれらの諸物性を詳細に評価していく。
また、これらと並行し、計算化学者との共同研究により今回の錯体のそれぞれの状態について量子化学計算により詳細に電子状態の比較を行う。既に予備的な知見として、今回の錯体が閉殻一重項状態と開殻一重項状態がエネルギー的に近接した興味深い電子状態をとることが示唆されており、本年度はより詳細に計算を進めることで物性のスイッチング挙動を実験・理論の両面から解明したい。
これらの比較検討を通して、発光性や導電性などの物性と集積構造とを外部刺激によって自在に多段階でスイッチングできる指針を得るための礎としたい。
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| Causes of Carryover |
目的とする金属錯体の合成および物性評価が当初予定していたよりもスムーズに進めることができた。そのため、実験条件検討のための試薬等の合成用消耗品や液体ヘリウム等の測定用消耗品の費用を節約できた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
最終年度に予定している種々の物性測定をより円滑に進めるため、各種物性評価用の高純度溶媒、高純度ガス等の消耗品を購入するために使用する予定である。
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