2020 Fiscal Year Research-status Report
プロトン－電子連動現象の探索を目指した、カゴメ型多孔性電子伝導体の創製
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19K15590
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
林 幹大 長崎大学, 教育学部, 助教 (40771225)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 金属錯体 / 水素結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，プロトン移動と電子移動が拮抗するプロトン－電子共同移動（PECT）を示す結晶性の固体物質を創製し，その物性調査を通して，物質の電子状態とプロトン移動に由来する格子の揺らぎのカップル現象を探索することにある。その物質候補として，ビスピラジンジチオレンニッケル錯体（錯体１）に着目し，錯体１がπ－π相互作用によりカゴメ格子状に集積した水素結合ネットワークを構築可能な一次元細孔を持つ分子結晶（カゴメ型伝導体）を研究対象としている。錯体１は金属ジチオレン環に由来する酸化還元挙動を示し，配位子でのプロトン脱着がもたらす共役組み換えがその酸化還元電位に影響するため，プロトン移動と連動する電子系を持つ分子性材料の構築に適している。2019年度には，錯体１のプロトンの脱着に応じた酸化還元電位のシフトが金属種をニッケルと白金にした場合で異なることを示し，錯体１を基盤とするd-π混成電子系において，金属種の置換によりプロトン付加・脱離に応じた電子構造の応答性が変化することを見出した。2020年度には，金属種を変更した錯体１のカゴメ型伝導体の創製を試みた。鉄を金属種とする錯体１のカゴメ型伝導体は，水熱合成法を利用することで良質な単結晶として得られた。一方，白金を金属種とする錯体１のカゴメ型伝導体はニッケルの錯体１と同様に電解結晶成長法を用いて合成を行い，結晶性は低いが粉末として得た。分光分析測定の結果から，いずれの金属種のカゴメ伝導体も半導体的な電気伝導挙動を示すことが予想された。現在，これらの得られた成果を学術論文にまとめるため，磁気測定などのデータを収集している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2020年度は，カゴメ型伝導体に適用できる金属種のバリエーションをニッケル，鉄，白金と広げることができた。これらの実験結果は，錯体１を基盤としたカゴメ型伝導体のd-π混成電子系において，金属種の置換による電子構造の幅広い設計が可能である事を示している。これは，最終目的であるプロトン－電子連動挙動を示す分子固体の創製に必要な，プロトンの脱着に応答するd-π混成電子系を持つ分子の設計に重要な指針を与える成果である。しかし一方で，化学修飾によるカゴメ型伝導体の一次元細孔への水素結合ネットワーク導入の進捗状況は芳しくない。したがって現在までの進捗状況を総合的に判断すると，やや遅れていると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は，「段階的プロトン導入による，戦略的なプロトン－電子連動の誘起」の解決を中心に据える。具体的には，ニッケルや鉄，白金を金属種とするカゴメ型伝導体の一次元細孔内部に，ゲスト分子の導入や化学修飾による水素結合ネットワークの構築を目指す。例えば，ヒドロキシアミンなどのルイス酸・塩基性の両面を示す分子の細孔内部への導入や，配位子をピリジンジチオールに変えて一次元細孔の疎水性を強めることで，カゴメ型伝導体の電子構造にどのような影響が現れるか調査する。加えて，本年度見出した成果を基にカゴメ型伝導体に適用可能な金属種の探索を引き続き検討する。
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Research Products
(1 results)
