2018 Fiscal Year Research-status Report
双安定性を有する多孔性配位高分子を用いたゲスト分子の吸脱着制御
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18K05277
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
米田 宏 佐賀大学, 理工学部, 助教 (50622239)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 泰教 佐賀大学, 理工学部, 教授 (20359946)
鯉川 雅之 佐賀大学, 理工学部, 教授 (90221952)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 多孔性配位高分子 / スピン転移 / 光照射 / 徐放 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多孔性材料を利用したゲスト吸着において、吸脱着や選択性を自在に制御することは、大きな目的である。 本研究では、これらの制御に骨格の電子状態の差異を利用し、さらに外部刺激により能動的に制御することを目的としている。そのため多孔性金属錯体に注目し、ホスト骨格に磁気的双安定性を示す金属イオンを組み込み、磁気特性と細孔機能が連動した動的で柔軟な骨格形成を試みた。
これまで Fe(pz)[M(CN)4] (M = Pt(1), Ni(2)) にゲスト分子として二硫化炭素 (CS2)、及びアクリロニトリル (C2H3CN) を吸着させると骨格の収縮が誘起され、鉄イオンのスピン状態が低スピン (LS) で安定化されることを見出した。これら4種類のゲスト包接体の熱特性を測定した所、それぞれの CS2 包接体のみが高温で双安定性を有する高スピン (HS) 相への相転移が観測された。 さらに室温で各包接体に 540nm の光を照射した所、双安定性を有しない C2H3CN 包接体では HS 相への転移は観測されなかったが、 1・CS2 で HS 相への転移に成功した。この光照射による転移に伴い細孔サイズが1.4倍に膨張し、ホスト－ゲスト相互作用の変化したことにより包接された CS2 分子の約 60% が放出された。
以上、多孔性配位高分子に外場応答部位としてのスピン転移サイトを組み込み、光照射によるホスト骨格のスピン状態変換による細孔サイズの変換、およびホスト－ゲスト相互作用制御を達成し、ゲスト分子の徐放に成功した。
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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
ゲスト包接体の光照射によるオンデマンドな放出制御に成功した。しかし、放出は60％にとどまっているため機構解明を進め分子設計を最適化しつつ、ゲスト分子のオンデマンドな徐放の評価を推進する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はゲスト包接体の光照射による相転移機構を詳細に解明するとともに分子設計を最適化しつつ、ゲスト分子のオンデマンドな徐放の評価を推進する。加えて、様々なゲスト分子の光照射による放出制御を試みる。
また、光照射により徐放に成功した CS2 分子を反応基質として用いることを検討する。塩基性溶液中で放出された CS2 とアルコール、並びにアミンとの反応を検討し、系中の基質濃度を制御することで反応性のスイッチングを達成する。加えて、PCP の内部空孔に、補因子として活性剤や阻害剤を導入し、スピン状態に応じた反応中間体の安定化・不安定により、反応に対する寄与を変化させ、能動的な反応制御の達成と、新規な反応機構の開発を目指す。
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| Causes of Carryover |
研究成果の積極的な発信と言う点で不十分であり、成果発表、及び物性評価として計上した予算の繰越が生じた。成果を受け、光照射の条件をより最適化する必要がある。
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