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2022 Fiscal Year Research-status Report

Development of polar materials based on dynamic spin

Research Project

Project/Area Number 22K19053
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

速水 真也  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (30321912)

Project Period (FY) 2022-06-30 – 2024-03-31
Keywords極性分子 / 強誘電 / 動的電子
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、動的電子状態を有する金属錯体を用いて、動的電子状態により誘起する高速応答可能な強誘電性の発現を目指し、混合原子価、プロトン移動、スピンクロスオーバー、ドナー・アクセプター、原子価異性などの金属錯体をコアとして、電子移動やスピン状態変化のよる極性分子材料および極性発光材料の研究開発をによる極性分子材料の開発を行った。混合原子価では、電子移動に伴うダイポールの変化を観測することに成功した。電子移動と異なりプロトン移動においても、分極変化が起こる物質が知られており、プロトン移動により極性分子の開発にも成功した。スピンクロスオーバーでは、高スピン状態のダイポールモーメントは低スピン状態よりも大きく、スピン状態変化で極性分子の開発に成功した。またキラル配位子などを導入したスピンクロスオーバー二核錯体では、スピン状態に基づいた極性分子の開発にも成功した。また原子価異性においても電子移動に基づいた分極の制御により極性分子の開発にも成功した。
本研究では、スピン・電荷・構造の大きな自由度をもつ金属錯体において、動的電子状態を制御することで分極変化を制御できる極性分子システムを実現を目指し、混合原子価、プロトン移動、スピンクロスオーバー、ドナー・アクセプター、原子価異性などの動的電子状態を有する金属錯体をコアとして、強誘電性分子材料を開発することに着目し、そこで得られた知見を基に、データサイエンスによる分子材料インフォマティックスを駆使し、分子材料開発にフィードバックする。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究のターゲットである動的電子状態に起因した極性分子の開発は、スピンクロスオーバー、混合原子価、プロトン移動により強誘電性の発現に成功し、順調に研究は進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

極性材料は、分極特性を利用したデバイスとして様々な物質開発が行われてきた。分極スイッチのメカニズムとしてイオン変位や分子配向変化が利用され、極性材料として強誘電物質が多く用いられている。これらの極性材料を高速化、高性能化、省エネ化するために、金属錯体の動的電子状態に着目し、極性分子材料において電子移動やスピン状態変化に基づいた分極制御、ならびに分子材料インフォマティックスによる極性分子材料の精密合成を行っていき、構造誘起による強誘電発現だけでなく、金属錯体特有の動的電子状態に基づいた強誘電性の発現を目指す。

Causes of Carryover

今年度の研究の進捗はおおむね順調であるが、コロナ禍の余波で学会参加や学生の実験などに支障をきたしており、次年度に繰り越し有効的に使用する。

  • Research Products

    (15 results)

All 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Peer Reviewed: 11 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Western Sydney University(オーストラリア)

    • Country Name
      AUSTRALIA
    • Counterpart Institution
      Western Sydney University
  • [Journal Article] Recrystallization solvent-dependent elastic/plastic flexibility of an n-dodecyl-substituted tetrachlorophthalimide2022

    • Author(s)
      Kusumoto Sotaro、Suzuki Ryo、Tachibana Masaru、Sekine Yoshihiro、Kim Yang、Hayami Shinya
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 58 Pages: 5411~5414

    • DOI

      10.1039/D2CC00663D

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Ferroelectric coordination metal complexes based on structural and electron dynamics2022

    • Author(s)
      Akiyoshi Ryohei、Hayami Shinya
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 58 Pages: 8309~8321

    • DOI

      10.1039/D2CC02484E

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Four series of lanthanide coordination polymers based on the tetrabromobenzene-1,4-dicarboxylate ligand: structural diversity and multifunctional properties2022

    • Author(s)
      Jiajaroen Suwadee、Dungkaew Winya、Kielar Filip、Sukwattanasinitt Mongkol、Sahasithiwat Somboon、Zenno Hikaru、Hayami Shinya、Azam Mohammad、Al-Resayes Saud I.、Chainok Kittipong
    • Journal Title

      Dalton Transactions

      Volume: 51 Pages: 7420~7435

    • DOI

      10.1039/D2DT00007E

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Air oxidation-induced single-crystal-to-single-crystal transformation of mixed-valence tetranuclear Fe(II)Fe(III) complexes2022

    • Author(s)
      Shin Jong Won、Ullah Ihsan、Tokunaga Ryuya、Hayami Shinya、Min Kil Sik
    • Journal Title

      Dalton Transactions

      Volume: 51 Pages: 14429~14433

    • DOI

      10.1039/D2DT02551E

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Formation of polynuclear iron(III) complexes of N-(2-pyridylmethyl)iminodipropanol depending on pseudohalide ions: synthesis, crystal structure, and magnetic properties2022

    • Author(s)
      Shin Hye Jin、Jang Yoon Jung、Zenno Hikaru、Hayami Shinya、Min Kil Sik
    • Journal Title

      Journal of Industrial and Engineering Chemistry

      Volume: 110 Pages: 345~356

    • DOI

      10.1016/j.jiec.2022.03.007

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Modulation of the elasticity of single crystal, 1-D metal dimethylglyoximato complexes <i>via</i> solid solution effect2022

    • Author(s)
      Sugimoto Akira、Kusumoto Sotaro、Nakaya Manabu、Sekine Yoshihiro、Lindoy Leonard F.、Hayami Shinya
    • Journal Title

      CrystEngComm

      Volume: 24 Pages: 4656~4660

    • DOI

      10.1039/D2CE00402J

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Varied role of organic carboxylate dizwitterions and anionic donors in mixed-ligand uranyl ion coordination polymers2022

    • Author(s)
      Kusumoto Sotaro、Atoini Youssef、Masuda Shunya、Koide Yoshihiro、Kim Jee Young、Hayami Shinya、Kim Yang、Harrowfield Jack、Thury Pierre
    • Journal Title

      CrystEngComm

      Volume: 24 Pages: 7833~7844

    • DOI

      10.1039/D2CE01187E

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Self-Assembly of a Rare High Spin FeII/PdII Tetradecanuclear Cubic Cage Constructed via the Metalloligand Approach2022

    • Author(s)
      Min Hyunsung、Craze Alexander R.、Taira Takahiro、Wallis Matthew J.、Bhadbhade Mohan M.、Tian Ruoming、Fanna Daniel J.、Wuhrer Richard、Hayami Shinya、Clegg Jack K.、Marjo Christopher E.、Lindoy Leonard F.、Li Feng
    • Journal Title

      Chemistry

      Volume: 4 Pages: 535~547

    • DOI

      10.3390/chemistry4020038

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Recent advances in ferroelectric metal complexes2022

    • Author(s)
      Sekine Yoshihiro、Akiyoshi Ryohei、Hayami Shinya
    • Journal Title

      Coordination Chemistry Reviews

      Volume: 469 Pages: 214663~214663

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2022.214663

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Anion-Dependent Cu(II) Coordination Polymers: Geometric, Magnetic and Luminescent Properties2022

    • Author(s)
      Ullah Ihsan、Shin Jong Won、Tokunaga Ryuya、Hayami Shinya、Shin Hye Jin、Min Kil Sik
    • Journal Title

      Crystals

      Volume: 12 Pages: 1096~1096

    • DOI

      10.3390/cryst12081096

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Zwitterionic and Anionic Polycarboxylates as Coligands in Uranyl Ion Complexes, and Their Influence on Periodicity and Topology2022

    • Author(s)
      Kusumoto Sotaro、Atoini Youssef、Masuda Shunya、Kim Jee Young、Hayami Shinya、Kim Yang、Harrowfield Jack、Thury Pierre
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 61 Pages: 15182~15203

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.2c02426

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ferroelectric spin crossover compounds2022

    • Author(s)
      Shinya Hayami
    • Organizer
      ACMM
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Ferroelectric spin crossover compounds2022

    • Author(s)
      Shinya Hayami
    • Organizer
      MTMM
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 速水研究室

    • URL

      http://www.sci.kumamoto-u.ac.jp/~hayami/index.html

URL: 

Published: 2023-12-25  

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