2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study of coordination polymer showing crystal melting
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26708006
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
堀毛 悟史 京都大学, 高等研究院, 准教授 (70552652)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ガラス / 錯体 / 相転移 / イオン液体 / イオン伝導 / ガス吸着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は金属イオンと架橋性配位子から組み上がる「錯体結晶」において、その結晶の融解特性を利用した機能開拓に重点的に取り組んだ。一つ目は銅（II)イオンとビピリジル系配位子からなる一次元鎖状錯体の融解特性およびガラス化を用いたガス吸着特性である。Cu2+イオン、ビピリジル、および各種イオン液体を形成する金属架橋性アニオンからなる錯体結晶の一部が結晶融解を示し、またガラス相を取ることを見出した。そのガラス相においても結晶相と同等のガス吸着特性を示すことを明らかとした。これはガス吸着を示す錯体結晶のガラス相の初めての例である。二点目は錯体結晶の融解現象を用いた外部刺激応答性のイオン伝導体の合成である。Zn2+イオン、イミダゾール、およびリン酸からなる一次元鎖状結晶は160℃において結晶融解を示す。この特性を利用し、融解時にピラニンと呼ばれる光に応答しプロトン（H+）の放出、再結合を示す分子をドープし、再結晶あるいはガラス化させることにより固体中に安定なピラニン分子を内包した錯体結晶（あるいはガラス）を得た。この固体は光照射により内部のプロトン伝導特性が可逆的に変化し、光による固体イオン輸送のスイッチングが可能であることを示した。
以上のように、初年度で結晶融解を示す錯体を構成する金属イオンおよび架橋性配位子の組み合わせのライブラリを構築し、本年度はそれらを利用することによってガラス相のポーラス構造体、あるいはイオニクススイッチング材料の合成が可能となった。これら成果は多彩な機能を有する錯体結晶の分野においてガラスや融解というこれまで扱っていなかった相を導入でき、結晶で見られる機能の新たな特性や改良が可能となったことを示した点において当該分野に貢献する知見といえる。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Encapsulating Mobile Proton Carriers into Structural Defects in Coordination Polymer Crystals: High Anhydrous Proton Conduction and Fuel Cell Application2016
Author(s)
Munehiro Inukai, Satoshi Horike, Tomoya Itakura, Ryota Shinozaki, Naoki Ogiwara, Daiki Umeyama, Sanjog Nagarkar, Yusuke Nishiyama, Michal Malon, Akari Hayashi, Takashi Ohhara, Ryoji Kiyanagi, Susumu Kitagawa
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 138
Pages: 8505-8511
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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