Development of multi-information conversion systems using stimuli-responsive porous magnets

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00381
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 34:Inorganic/coordination chemistry, analytical chemistry, and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Miyasaka Hitoshi 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50332937)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 多孔性磁石 / 金属ー有機複合格子 / ガス吸着 / 磁気相変換 / 多重情報変換システム / 溶媒吸脱着 / 結晶ー結晶転移 / ホステーゲスト間相互作用

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to propose environmentally-responsive porous magnets that enable “chemical-physical information conversion” by changing physical properties, especially magnetic properties, under various gas atmospheres. We found a number of complex lattice compounds that change their charge states upon crystalline solvent or gas adsorption/desorption, and clarified the details of the charge transfer and magnetic property switching phenomena. We also succeeded in finding several novel spin-crossover complexes that change their spin states in common small-molecule gases such as carbon dioxide. In experiments under mixed gas atmospheres, we also succeeded in capturing the phenomenon of magnetic transition conversion depending on the mixing ratio under oxygen and nitrogen mixtures, and also found differences in adsorption and magnetic phase conversion between carbon dioxide and acetylene.

Free Research Field

錯体化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、特定のガスに対する分離・吸蔵・変換を目的として、ボトム・アップ化学による様々な錯体格子が作られ、世界的規模で精力的に研究されている。その背景は、エネルギー問題や環境問題に掛かるカーボンニュートラルを指向した社会的要請である。本研究の意図・目的は２つある。１つは、上記に関連して、ガス分子の吸脱着による物性変換格子を見出すことである。それにより、特定のガス吸着による応答材料（信号材料・センサー・スイッチ材料）を創製できる。２つ目は、微小の化学物質で駆動するインテリジェント分子素子を創製することである（近未来分子材料の創製）。いずれも、社会的な喫緊課題と将来的なニーズに向けた重要な成果である。