2015 Fiscal Year Annual Research Report
液晶の自己組織化を活用する無水プロトン伝導体の創製
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25708013
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉尾 正史 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60345098)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | プロトン伝導 / 無水条件 / カラムナー液晶 / スメクチック液晶 / 異方的イオン伝導 / 燃料電池 / 水素結合 / ナノ相分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、液晶の自己組織化を活用して連続したナノイオンチャンネル構造を有する無水プロトン伝導体を構築することであり、そのために精密な分子デザイン、ナノ相分離構造の制御およびマクロスコピックスケールでのチャンネル構造の配向制御を行う。
水酸基を有する扇型液晶分子とイミダゾリウム型プロトン性塩からなる無水プロトン伝導性液晶材料を構築した。イミダゾールと無水ベンゼンスルホン酸の等モル酸塩基対形成により、新規のプロトン性塩が得られた。プロトン性塩と水酸基を有する液晶分子との混合比を変えた複合体を作製した。水酸基をもつ分子は、単独でヘキサゴナルカラムナー液晶相を形成するのに対し、プロトン性塩との複合体は、カラムナー液晶相に加えて、スメクチック液晶相も発現した。Ｘ線回折測定の結果、カラムナー液晶相においてプロトン性塩からなる一次元チャンネルが形成していることが示唆された。これらの複合体における分子間相互作用を調べるために、核磁気共鳴スペクトル測定および赤外吸収スペクトル測定を行ったところ、水酸基とイミダゾリウム環および液晶分子のアミド基とベンゼンスルホネートアニオンとが水素結合を形成していることが分かった。プロトン性塩および液晶性分子との複合体のイオン伝導度を交流インピーダンス法により測定した。プロトン性塩単体では、10-8 S cm-1の極めて低いイオン伝導度を示したが、液晶性複合体は10-4 S cm-1の高イオン伝導性を示した。プロトン性塩を液晶性ナノ構造の水素結合性ネットワーク構造に組織化することにより、飛躍的に伝導性を向上させることができた。
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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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