2015 Fiscal Year Annual Research Report
非対称およびキラルな単結晶一次元ナノチャンネルによるプロトンポンプ
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25288001
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
武田 定 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00155011)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | プロトン伝導 / 極性結晶 / 人工プロトンポンプ / ナノチャンネル / 分子吸蔵 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1 極性結晶の非対称一次元ナノチャンネルを持つ金属錯体{(CH3NH3)2[FeIII2(ox)2(O)(H2O) m]nのチャンネル中のカチオンおよび水分子は激しい運動をしていることを固体多核NMR測定により見いだし，一次元チャンネル内の水素結合は動的に揺らいで柔軟な動的構造をとることが，高いプロトン伝導を引き起こす要因であることを解明した。
2 {(CH3NH3)2[FeIII2(ox)2(O)(H2O) m]nの単結晶育成に成功し，一次元ナノチャンネルに平衡方向と垂直方向の伝導度の異方性を測定し，一桁以上平行方向の伝導度が高いことを見いだした。この単結晶を用いて，一次元チャンネルの非対称性から期待されるラチェット機構を想定して1Vppの交流外場により伝導キャリア（プロトンホールを想定）の濃度勾配発生をもたらすプロトンポンプ実験を行った。相対湿度60%で約0.2mmの単結晶のチャンネル方向の両端で，交流印可をやめた直後に50mVの電位差が発生し結晶の両端でのキャリア濃度比が5倍以上になったと考えられる。しかし,このメチルアンモニウム塩の場合，交流印可をやめたあとに結晶両端に発生する電位差の大きさとその緩和時間には再現性が乏しいという問題である。これは極性結晶中に発生する分極ドメインの変化が交流印可時に起こっているためと考えている。
3 新たな極性結晶(K)1-x(NH4)x[Y(ox)2](H2O)nの開発を行った。空間群はFdd2で極性結晶であり，プロトン伝導に対して外場によるラチェット機構が期待できる。X=0.7の粉末ペレットでは，温度70℃相対湿度80%で伝導度は10-5 S/cmであった。今後純粋なアンモニウム塩を合成して研究を進めていく。
4 プロトン伝導，プロトンポンプの研究の他にも，柔軟な金属錯体結晶への気体分子分子吸蔵挙動の研究を行った。[Cu2(BA)4(pyz)]nおよび新規に合成した[Cu2(BA)4(DABCO)]nは錯体結晶の構造相転移を伴ってエチレン分子を吸蔵および放出することを新たに見いだした。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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