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電子物性と動的プロトン物性の協奏した機能性物質の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 15J08529
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 機能物性化学
研究機関東京大学

研究代表者

吉田 順哉  東京大学, 物性研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード有機伝導体 / 水素結合 / テトラチアフルバレン / カテコール
研究実績の概要

電子物性と水素結合の自由度が相関する新規の機能性物質の開拓を目的として、テトラチアフルバレン(TTF)に水素結合サイトを持つカテコール骨格が縮環した電子ドナー分子(Cat-TTF誘導体)を基盤とした有機伝導体の開発を行っている。当該年度は、当初の計画通り(i) 前年度に開発に成功した、2つのカテコール骨格を持つ(H2Cat)2-TTF分子を基盤とした、アニオンを含まない純有機伝導体の物性調査と(ii) ジカルボン酸からなる水素結合鎖をCat-TTF誘導体基盤の伝導体の対アニオンとして導入することを試みた。
(i)前年度までに、X線構造解析からTTF骨格の酸化の電荷補償が水素結合部の部分的な脱プロトン化によってなされていることが示唆されていたが、水素結合部のディスオーダーのために詳細がはっきりしなかった。そこで、この物質の伝導度測定を行ったところ、室温において高い伝導性を示すため、TTF骨格は確かに酸化されていることが分かった。磁化率測定とラマン分光測定を行い、酸化状態を調査したところ、約+0.25価であることが分かった。このような酸化状態は珍しく、水素結合部の脱プロトン化とドナー分子の酸化状態が相関した特異な電子状態を持つ有機伝導体であることを見出した。
(ii)ジカルボン酸のテトラブチルアンモニウム塩を電解質として用いて電解結晶の作製を行ったところ、エチレンジオキシ基を持つCat-EDOTTFの場合、ドナー分子のみからなる結晶を得られることが分かった。当初の狙いとは異なるが、(i)と同様に水素結合部の脱プロトン化とドナー分子の酸化状態が相関する興味深い物質であることが期待される。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Anion substitution in hydrogen-bonded organic conductors: the chemical pressure effect on hydrogen-bond-mediated phase transition2017

    • 著者名/発表者名
      J. Yoshida, A. Ueda, R. Kumai, Y. Murakami, H. Mori
    • 雑誌名

      CrystEngComm

      巻: 19 号: 2 ページ: 367-375

    • DOI

      10.1039/c6ce01763k

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improved stability of a metallic state in benzothienobenzothiophene-based molecular conductors: An effective increase of dimensionality with hydrogen bonds2017

    • 著者名/発表者名
      T. Higashino, A. Ueda, J. Yoshida, H. Mori
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 53 号: 24 ページ: 3426-3429

    • DOI

      10.1039/c7cc00784a

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 二次元水素結合ネットワークを有するイミダゾール‐スベリン酸共結晶におけるプロトン伝導度の異方性2017

    • 著者名/発表者名
      砂入允哉、上田顕、吉田順哉、森初果
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] π電子-プロトン相関型Cat-TTF 系有機伝導体における非線形伝導2017

    • 著者名/発表者名
      岸本幸樹、上田 顕、砂入允哉、吉田順哉、植田大地、吉沢英樹、森 初果
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 水素結合ユニット型有機伝導体b’-[H3(Cat-EDO-TTF)2]X (X = BF4, ClO4, PF6, AsF6):アニオン置換による化学圧力効果と相転移挙動2016

    • 著者名/発表者名
      吉田順哉、上田顕、熊井玲児、村上洋一、森初果
    • 学会等名
      第10回分子科学討論会
    • 発表場所
      神戸ファッションマート(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] イミダゾール‐ジカルボン酸共結晶系におけるプロトン伝導性と水素結合ネットワークの相関2016

    • 著者名/発表者名
      砂入允哉、吉田順哉、上田顕、森初果
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] TTF誘導体を基盤とした電荷移動塩及び新規金属錯体の開発と物性2016

    • 著者名/発表者名
      吉田順哉、上田顕、森初果
    • 学会等名
      錯体化学会第66回討論会
    • 発表場所
      福岡大学七隈キャンパス(福岡県・福岡市)
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A New Type of Purely Organic Conductor based on (H2Cat)2-TTF: Deprotonation-induced Unique Hydrogen-bond/Electronic Structures2016

    • 著者名/発表者名
      吉田順哉、上田顕、熊井玲児、村上洋一、山川大路、宮本辰也、岡本博、森初果
    • 学会等名
      ICSM 2016
    • 発表場所
      Guangzhou (China)
    • 年月日
      2016-06-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Proton conducting behavior in the single crystal of imidazolium dicarboxylates2016

    • 著者名/発表者名
      砂入允哉、吉田順哉、上田顕、森初果
    • 学会等名
      ICSM 2016
    • 発表場所
      Guangzhou (China)
    • 年月日
      2016-06-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ビスカテコールTTFを基盤とした純有機伝導体:脱プロトン化に由来する特異な水素結合様式と電子構造・物性2016

    • 著者名/発表者名
      吉田順哉、上田顕、熊井玲児、村上洋一、山川大路、宮本辰也、岡本博、森初果
    • 学会等名
      日本化学会 第96春季年会 (2016)
    • 発表場所
      同志社大学(京都府京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 新規Cat-TTF系有機導体β'-[H3(Cat-EDO-TTF)2]BF4における 構造相転移:水素結合部の屈曲を伴う分子配列・物性変化2016

    • 著者名/発表者名
      吉田順哉、上田顕、中尾朗子、熊井玲児、中尾裕則、村上洋一、森初果
    • 学会等名
      第71回年次大会(2016年)
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] カテコール縮環型TTFを基盤とした有機伝導体: TTF骨格の化学修飾による水素結合相互作用と物性の変調2015

    • 著者名/発表者名
      吉田順哉、上田顕、熊井玲児、村上洋一、森初果
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会2015
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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