分子吸脱着に劇的に応答する多孔性一次元電子系物質の創製

• 研究課題/領域番号: 15K17828
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 井口 弘章 東北大学, 理学研究科, 助教 (30709100)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 一次元電子系 / 強相関電子系 / 有機伝導体 / ナフタレンジイミド / 配位高分子 / 電子・電気材料 / 結晶工学

研究成果の概要

分子の吸脱着が可能な多孔性一次元電子系物質の創製を目的に、(1)一次元鎖錯体(MX錯体)、(2)πスタックカラム、を骨格に導入した多孔性配位高分子 (MOF) の研究を行った。
(1)では予期せず安定な平均原子価状態にあるPdBr錯体を得た。この錯体が3-38 Scm-1と、これまでの最高記録から100万倍も高い電気伝導率をもつこと、443 Kという高温まで安定であることを明らかにした。この物性の発現には配位子を含む多重水素結合が重要であると結論付けた。
(2)では、化学還元法や電解還元法を駆使して、πスタックカラムを有するMOFの構築に成功し、還元による伝導性の発現にも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Optically visible phase separation between Mott-Hubbard and charge-density-wave domains in a Pd-Br chain complex (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida, S. Takaishi, H. Iguchi, H. Okamoto, H. Tanaka, S. Kuroda, Y. Hosomi, S. Yoshida, H. Shigekawa, T. Kojima, H. Ohtsu, M. Kawano, B. K. Breedlove, L. Gué rin, and M. Yamashita
  • 雑誌名: ChemistrySelect 巻: 2 号: 2 ページ: 259-263
  • DOI: 10.1002/slct.201600065
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Direct Observation of Ordered High-Spin-Low-Spin Intermediate States of an Iron(III) Three-Step Spin-Crossover Complex (2016)
  • 著者名/発表者名: Z.-Y. Li, H. Ohtsu, T. Kojima, J.-W. Dai, T. Yoshida, B. K. Breedlove, W.-X. Zhang, H. Iguchi, O. Sato, M. Kawano, M. Yamashita
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 55 号: 17 ページ: 5184-5189
  • DOI: 10.1002/anie.201511281
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Emergence of Conductivity by Chemical Reduction in Cu-Naphthalenediimide-Based Coordination Polymer (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Iguchi, Momoka Miyata, Shinya Takaishi, Yamashita Masahiro
  • 学会等名: 6th Asian Conference on Coordination Chemistry
  • 発表場所: メルボルン（オーストラリア）
  • 年月日: 2017-07-27
  • 国際学会
• [学会発表] Syntheses of Porous Molecular Conductors Self-Assembled from Coordination Polymers with Naphthalenediimide-Radicals (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Iguchi, Liyuan Qu, Momoka Miyata, Shinya Takaishi, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: 第66回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2017-05-31
• [学会発表] ナノ細孔を有する分子性導体の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井口弘章
  • 学会等名: 2017年度「物質階層原理研究」第1回春期研究会
  • 発表場所: 御殿場
  • 年月日: 2017-05-12
• [学会発表] Porous Molecular Conductors Self-Assembled from Coordination Polymers with π-Radicals (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Iguchi, Liyuan Qu, Momoka Miyata, Shinya Takaishi, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶応大学
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] ナフタレンジイミド系配位子と金属イオンを用いたポーラス分子性導体の合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井口弘章、瞿李元、高石慎也、山下正廣
  • 学会等名: 有機固体若手の学校2017
  • 発表場所: 湯河原
  • 年月日: 2017-03-09
• [学会発表] 化学ドーピングの精密制御が可能な多孔性有機伝導体の創製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井口弘章、星野哲久、平郡諭、高坂亘
  • 学会等名: 東北大学学際科学フロンティア研究所平成28年度成果報告会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2017-02-16
• [学会発表] 臭素架橋Pd(III)ナノワイヤー金属錯体の開発と電子物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井口弘章、MIAN Mohammad Rasel、高石慎也、山下正廣、岡本博、田中久暁、黒田新一
  • 学会等名: 第26回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館
  • 年月日: 2016-12-20
• [学会発表] 一次元電子系（金属）錯体の電子状態制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井口弘章
  • 学会等名: 若手研究者のための機能性材料シンポジウム2016
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2016-12-08
  • 招待講演
• [学会発表] 低次元配位高分子のπ集積によるポーラス分子性導体の合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井口弘章
  • 学会等名: π造形科学 第３回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2016-10-20
• [学会発表] 一次元電子系錯体の電子状態制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井口弘章
  • 学会等名: 第9回ChemBioハイブリッドレクチャー
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2016-10-08
  • 招待講演
• [学会発表] ヒドロキシ基を導入したMX 錯体における室温平均原子価相の実現 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井口弘章、ミア モハマドラッセル、高石慎也、山下正廣、岡本博、田中久暁、黒田新一
  • 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
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] One-Dimensional Organic-Inorganic Perovskite: Hybrid of PbBr5 Chain and Conductive Naphthalenediimide Column (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Iguchi, Shinya Takaishi, Kazuya Kubo, Hisa-aki Tanaka, Shin-ichi Kuroda, Akiko Tajima, Reizo Kato, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: 42nd International Conference on Coordination Chemistry (ICCC-42)
  • 発表場所: ブレスト（フランス）
  • 年月日: 2016-07-03
  • 国際学会
• [学会発表] ヒドロキシ基を導入した MX錯体における室温Pd(III)モット－ハバード相の実現 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井口弘章、MIAN Mohammad Rasel、高石慎也、山下正廣
  • 学会等名: 物性研究所短期研究会 第１回固体化学フォーラム研究会：固体物質・材料研究の現在と未来
  • 発表場所: 東京大学物性研究所（柏）
  • 年月日: 2016-06-14
• [学会発表] ナフタレンジイミド誘導体を用いた導電性結晶の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井口弘章
  • 学会等名: 第33回無機・分析化学コロキウム
  • 発表場所: 川渡セミナーセンター（宮城県大崎市）
  • 年月日: 2016-06-03
• [学会発表] 擬一次元ハロゲン架橋金属錯体の電子状態制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井口弘章
  • 学会等名: 「分子システム研究」第5回春季研究会
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2016-05-14
• [学会発表] MX及びMMX型擬一次元ハロゲン架橋金属錯体における電子状態制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井口弘章
  • 学会等名: 第８回東北大学研究会プログラム～金属錯体と固体物性物理と生物物性の連携新領域を目指して～
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
  • 年月日: 2016-02-19
• [学会発表] Controlling the electronic states and physical properties of semiconducting MX- and MMX-type chain complexes (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Iguchi
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: ホノルル（アメリカ）
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] 擬一次元ハロゲン架橋金属錯体における特異な電子状態とその制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井口弘章、MIAN Mohammad Rasel、吉田健文、熊谷翔平、高石慎也、山下正廣
  • 学会等名: 第64回高分子討論会
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] Room-Temperature Averaged Valence State in MX-Chain Complexes Stabilized by Ligand-Anion Interaction (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Iguchi, Mohammad Rasel Mian, Shinya Takaishi, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: The 5th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC5)
  • 発表場所: 香港（中国）
  • 年月日: 2015-07-14
  • 国際学会
• [備考] 東北大学山下研究室
  • URL: http://coord.chem.tohoku.ac.jp/~sakutai/