2018 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of Innovative Nanostructures with Free Metal Ions
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18H05344
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
今野 巧 大阪大学, 理学研究科, 教授 (50201497)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2022-03-31
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| Keywords | イオン結晶 / 超分子化学 / 結晶工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イオン結晶中において、各イオン種はクーロン相互作用により強く固定され、通常、自由に動き回ることはできない。本研究では、金属超分子をベースとするナノ構造化学を駆使して、金属イオン種が、あたかも金属自由電子のように結晶格子中を自由に動き回るように設計した「イオン性金属超分子ナノ構造体」の開発を進めた。
まず、3分子の含硫アミノ酸が窒素および硫黄原子でロジウム(III)およびイリジウム(III)イオンに結合した単核錯体（錯体配位子）を合成、単離した。得られた錯体については、可視紫外吸収スペクトルや円二色性スペクトルなどの各種分光分析や元素分析などにより同定するとともに、ロジウム(III)錯体については単結晶を作成し、Ｘ線解析によりその結晶構造を決定した。これにより、この種の錯体配位子の第二の金属イオンとの反応に向けた構造的知見を得た。次に、得られた知見をもとに、ロジウム(III)錯体配位子と亜鉛(II)イオンとの反応を水中で行なった。反応溶液に、酸を添加することにより、アニオン性の RhIIIZnII多核錯体を結晶として単離した。単離した多核錯体については、各種分析機器を用いて化合物の同定を行うとともに、Ｘ線構造解析に適した単結晶の作製、ならびにその分子構造と結晶構造の決定を行った。
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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
研究実施の概要に記したように、イオン性金属超分子ナノ構造体の構築に有用と考えられるロジウム(III)およびイリジウム(III)錯体配位子の合成に成功した。また、代表的な錯体配位子の構造を単結晶X線解析により明らかにし、チオラト基を介した金属イオンに対する配位能を確認した。さらに、亜鉛(II)イオンとの反応を水中で行い、目的とするアニオン性のRhIIIZnII多核錯体を合成するとともに、酸の添加により結晶性化合物として単離した。単離したイオン結晶については、各種分析機器を用い てキャラクタリゼーションするとともに、アルコールに浸した状態での単結晶性の保持を確認した。さらに、単結晶X線構造解析から、結晶中においては、多核錯体同士が水素結合による連結し合い、強固なアニオン性フレームワークを形成していることを明らかにした。従って、研究は順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記で述べたように、得られた結晶については、アルコールに浸した状態での単結晶性の保持、ならびに単結晶X線構造解析から結晶中における強固なアニオン性フレームワークの形成を認めている。今回得られた結晶は、アニオン性フレームワークの中に対カチオン種としてプロトンを有しており、プロトン伝導体としての機能が期待される。一方、対カチオン種として、アルカリ金属イオンを導入すれば、イオン伝導体としての機能も期待できる。そこで、令和２年度は、プロトンを各種アルカリ金属イオンに置換したイオン結晶を作製する。プロトンを対カチオンとするイオン結晶の構造解析の精度はあまり高くなかったが、アルカリ金属を対カチオンとするイオン結晶では、良好な単結晶を作製、精度の高い単結晶X線解析が期待される。これにより、金属イオン種が、結晶格子中を自由に動き回るように設計した「イオン性金属超分子ナノ構造体」の創製を追求していく。
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| Remarks |
今野研究室（錯体化学研究室）ホームページ
http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/konno/
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