2020 Fiscal Year Annual Research Report
融解するイオンラジカル分子導体・半導体の開発と中間相・相境界近傍での機能開拓
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19K15517
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
高橋 仁徳 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (90812595)
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2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | イオンラジカル塩 / 分子性半導体・導体 / 超分子 / 相転移 / イオン伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
融解するイオンラジカル塩のライブラリ構築を目的に、様々な超分子カチオンを[Ni(dmit)2]アニオンラジカル塩に導入し、結晶構造、熱特性、電気・磁気特性を検討した。昨年度の検討から、不均化の抑制により可逆に融解する塩が得られると期待された。そこで超分子内で水素・配位結合しつつも、柔軟な構造を持つ超分子カチオンを導入することで、融点を示す塩が得られないか系統的に探索した。
（1）柔軟な直鎖アルキルアンモニウム誘導体とクラウンエーテルの組み合わせからなる超分子カチオン：柔軟な直鎖アルキルアンモニウムを導入することで、融解するイオンラジカル塩が得られると考えた。そこで、末端をハロゲン置換したエチル・プロピルアンモニウムとクラウンエーテル誘導体からなる超分子カチオンを導入した。得られたイオンラジカル塩は融解しなかったが、結晶内で比較的容易に分子運動が可能な塩であることがわかった。結晶内で分子運動を示した結晶をまとめ、論文を発表した。
（2） 第二級アルキルアンモニウムと大環状クラウンエーテルからなる超分子カチオン：大環状クラウンエーテルと第2級アルキルアンモニウムを組み合わせることで、超分子カチオンは擬ロタキサン構造を形成する。擬ロタキサン型超分子カチオンを導入した[Ni(dmit)2]塩は融解しなかったが、擬ロタキサンの棒状分子が結晶内で運動可能であることを見出した。
（3）アルカリ金属イオンと[2.2.2]cryptand の組み合わせからなる超分子カチオン：Li, Naと[2.2.2]cryptandからなる超分子カチオンを[Ni(dmit)2]塩に導入した。得られた塩のうち、(Na+)([2.2.2]cryptand)[Ni(dmit)2] 塩が分解点よりも低温で相転移に対応するピークを示すことを見出した。
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