Structural elucidation and functional development of melts obtained by heating coordination polymer crystals

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01950
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Horike Satoshi 京都大学, 理学研究科, 教授 (70552652)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 配位高分子 / 金属ー有機構造体 / 融液 / ガラス

Outline of Final Research Achievements

The melting phenomenon of coordination polymer crystals was clarified in relation to the combination of metal and ligand and the dimensionality of the crystal structure. By using synchrotron radiation X-rays, solid-state NMR, and viscoelasticity measurements, it was possible to infer the structure in the melt state, and the understanding of the melting mechanism of coordination polymers was deepened. Furthermore, by cooling the melt under appropriate conditions, various glassy states can be created, which may lead to the development of new materials with functional properties such as ion conductivity and porosity. These findings are expected to broaden the range of applications of coordination polymers and serve as a guideline for designing functional materials, especially those using melts.

Free Research Field

錯体化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

配位高分子のガラス相に関する研究が近年盛んに行われているものの、融液状態についての解析は皆無に等しく、その構造がガラス状態と類似しているのか、あるいは金属と配位子が解離しているのかなどの知見が欠如していた。このことは、配位高分子を機能性材料として設計する上で大きな障壁となっていた。本研究では、配位高分子の融液の多くがネットワーク性を有していることを明らかにし、分子構造のみならず、ファイバーや膜などのマクロ成形加工に関する重要な知見を提供した。これらの結果は、配位高分子ガラスや融液を利用した分離や伝導などの機能性材料へと発展させていく上で、非常に重要な指針となるものである。