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2017 Fiscal Year Annual Research Report

多孔性配位高分子の細孔壁修飾と細孔壁運動による細孔内静電場への摂動的影響の評価

Publicly Offered Research

Project AreaCoordination Asymmetry: Design of Asymmetric Coordination Sphere and Anisotropic Assembly for the Creation of Functional Molecules
Project/Area Number 17H05364
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

土方 優  名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特任助教 (70622562)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Keywords多孔性配位高分子 / 理論計算 / 静電場
Outline of Annual Research Achievements

理論計算によって多孔性配位高分子が形成する細孔空間内の静電場を評価し、細孔壁修飾による静電場への摂動的影響の評価、さらに細孔壁運動がもたらす実効静電場の提案を目指す。本年度はウルトラマイクロポアを有する多孔性配位高分子を計算対象とし、金属種の違い及びアニオン配位子の違いによって得られる静電ポテンシャルの違いについて検討を行い以下の結果を得た。
(1)各骨格の構造最適化を行い、得られた構造を詳細に調べることで金属種の違いによって(つまり、金属の電子状態によって配位子金属間の結合の変化が起きるために)構造の収縮が起き、ガス分子吸着エネルギー、特にCO2の場合に顕著に現れることを明らかにした。
(2)細孔壁を形成するアニオン配位子の大きさを変化させることで静電ポテンシャルが変化することも確認した。さらに、この変化はガス分子吸着エネルギーにも大きな影響を与えており、ほぼ同じ細孔径と細孔構造においてもガス分子の吸着能が制御可能となる可能性を示唆している。一方で中性配位子を長くした同型の骨格の計算も行ったが、この場合、配位子が長くなることで空孔サイズが大きくなり、細孔壁の変化が空間へ及ぼす影響はほぼ見られなくなったことから、現在注目している骨格に注力して検討を行うこととした。
(3)翌年度の準備として、(1)と関連して重要となると考えられる細孔壁の運動に関する検討を始めた。ゲスト分子の存在下・非存在下における細孔壁のダイナミクスの違いを検討するため最適な計算条件の検討を行い始めた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

予定していた細孔の静電ポテンシャルの評価を終え、翌年度のダイナミクスを含めた検討への準備に入れたため。

Strategy for Future Research Activity

得られた最適化構造を用いて、第一原理分子動力学計算を行い細孔壁運動を含めたポテンシャルの評価を行う。得られたトラジェクトリーより、静電ポテンシャルに対して時間平均を行うことで実効静電場を得る。さらに、置換基を導入した場合も同様に実効静電場を評価する。この骨格1や骨格2との差分をとることで、置換基導入によるその置換基の摂動的な実質的効果として得る。

  • Research Products

    (9 results)

All 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Structural Diversification of Light-Metal Coordination Polymers Using 4-(Methylsulfonyl)benzoate with a Charge-Polarized Neutral Methylsulfonyl Coordination Moiety2017

    • Author(s)
      Ochi Rika、Noro Shin-ichiro、Hijikata Yuh、Kubo Kazuya、Nakamura Takayoshi
    • Journal Title

      European Journal of Inorganic Chemistry

      Volume: 2017 Pages: 4013~4019

    • DOI

      10.1002/ejic.201700627

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tuning the flexibility of interpenetrated frameworks by a small difference in the fluorene moiety2017

    • Author(s)
      Yunsheng Ma, Yuki Harada, Akihiro Hori, Yuh Hijikata, Liangchun Li, Ryotaro Matsuda
    • Journal Title

      Dalton Transactions

      Volume: 46 Pages: 15200-15203

    • DOI

      10.1039/c7dt03338a

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nanopore-induced host-guest charge transfer phenomena in a metal-organic framework2017

    • Author(s)
      Shohei Yamamoto, Jenny Pirillo, Yuh Hijikata, Zhongyue Zhang, Kunio Awaga
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 9 Pages: 3282-3289

    • DOI

      10.1039/c7sc05390h

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 選択的ゲスト吸着を示す配位不飽和金属を有する金属混合型ナノポーラス錯体の合成2018

    • Author(s)
      原田悠生, 土方 優, 堀 章宏, 馬 運声, 松田亮太郎
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] フッ化アルキル基を有する3次元ナノポーラス錯体の構造と吸着特性2018

    • Author(s)
      伊藤有優, 堀 章宏, 馬 運声, 土方 優, 松田亮太郎
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] 錯体ナノ空間における[2+2]光環化付加反応の制御2018

    • Author(s)
      清瀬敦司, 藤村真史, 堀 章宏, 佐藤弘志, 土方 優, 松田亮太郎
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] Theoretical investigation of intrinsic dynamics of nano porous framework2018

    • Author(s)
      Jenny Pirillo, Yuh Hijikata
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] 水/2プロパノール混合蒸気分離特性を示す柔軟な二次元層状マグネシウム配位高分子2017

    • Author(s)
      越智里香, 野呂真一郎, 神谷裕一, 土方優, 久保和也, 中村貴義
    • Organizer
      第66回高分子討論会
  • [Presentation] Electrostatic potential affected by intrinsic dynamics of porous coordination polymers2017

    • Author(s)
      Yuh Hijikata
    • Organizer
      第67回錯体化学会

URL: 

Published: 2018-12-17  

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