2018 Fiscal Year Annual Research Report
Crystal engineering for molecule-based K4 structure
| Project/Area Number |
16K13977
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
阿波賀 邦夫 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (10202772)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | ハニカム格子 / 有機ラジカル / 結晶構造 / ディラックコーン / フラットバンド |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、π平面の法線ベクトルが3方向を向いたp-トリプチセンベンゾキノン（p-TT）に着目し、このラジカルアニオン塩の結晶化を行った。p-TTの電子アクセプター性を調べるため、CV測定を行ったところ、良好なアクセプター性分子であることが確認され、また、p-TTの三つの等価なπ平面同士が電子的に相互作用していることが分かった。次に、p-TTを種々の還元剤および電解質を用いて化学的、電気化学的に還元することにより、ラジカルアニオン塩の結晶化を試みた。その結果、アルカリ金属をカウンターカチオンとした条件において金属光沢をもつ赤色固体が得られ、板状結晶のLi塩および角柱状結晶のRb塩について単結晶構造解析を行った。Li塩およびRb塩いずれの結晶構造においてもTTとの3：1塩であり、TTの結合長からTTのトリラジカルトリアニオン種が生成していることが分かった。Rb3TT結晶（hexagonal P6/m）では、ラジカル間の強い分子間相互作用および特徴的な分子構造を反映して、TTはハニカム状の二次元構造を形成しており、この層間にカチオン層を挟んだ層状構造を形成していた。ハニカム格子内の直径約6Åの細孔は、層間で上下に重なっており、一次元のチャネル構造を形成していた。この構造をもとにバンド計算を行ったところ、価電子帯と伝導体に大きなギャップをもつ半導体あるいは絶縁体の挙動が予想された。しかしながら、両バンドにはグラフェンと同様なDirac Coneが存在し、グラフェンのような等電子構造を分子でつくるという当初の目的が達成された。さらに、両バンドには、分散の全くフラットバンドが含まれている。これはグラフェンにはない電子構造で、TTのフロンティア軌道が縮重していることに起因していると考えられる。
|
