電子・プロトンのダイナミック操作に基づく分子機能材料の開発

• 研究課題/領域番号: 17H01197
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 佐藤 治 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (80270693)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 43,550千円 (直接経費: 33,500千円、間接経費: 10,050千円); 2019年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円); 2018年度: 15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円); 2017年度: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
• キーワード: プロトン / 金属錯体 / 分子性固体

研究成果の概要

プロトン移動結合スピン転移（proton-transfer coupled spin transition = PCST）を示す鉄錯体を開発する事に成功した。また、プロトン移動結合スピン転移のメカニズムを利用して、光誘起プロトン移動と光誘起プロトン移動状態のトラッピングを実現した。 これまで、プロトン移動結合電子移動を示す物質はいくつか報告されていたが、プロトン移動結合スピン転移を示す物質は報告されていない。本研究で開発した Fe（II）錯体は、熱および光誘起PCST挙動を示す最初の例である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

プロトン移動を温度、及び光により制御できる物質を開発した。プロトニクスデバイスにおけるプロトン制御分子としての応用が期待される。

研究成果

• [国際共同研究] China University of Mining & Technology(中国)
• [雑誌論文] Observation of Proton Transfer Coupled Spin Transition and Trapping of Photoinduced Metastable Proton Transfer State in an Fe(II) Complex (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi Takumi、Hori Yuta、Sato Hiroyasu、Wu Shu-Qi、Okazawa Atsushi、Kojima Norimichi、Yamamoto Takashi、Einaga Yasuaki、Hayami Shinya、Horie Yusuke、Okajima Hajime、Sakamoto Akira、Shiota Yoshihito、Yoshizawa Kazunari、Sato Osamu
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 141 号: 36 ページ: 14384-14393
  • DOI: 10.1021/jacs.9b07204
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Giant anisotropic thermal expansion actuated by thermodynamically assisted reorientation of imidazoliums in a single crystal (2019)
  • 著者名/発表者名: Yao Zi-Shuo、Guan Hanxi、Shiota Yoshihito、He Chun-Ting、Wang Xiao-Lei、Wu Shu-Qi、Zheng Xiaoyan、Su Sheng-Qun、Yoshizawa Kazunari、Kong Xueqian、Sato Osamu、Tao Jun
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 号: 1 ページ: 4805-4805
  • DOI: 10.1038/s41467-019-12833-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Field-Induced Slow Magnetic Relaxation in an Octacoordinated Fe(II) Complex with Pseudo-D2d Symmetry: Magnetic, HF-EPR, and Theoretical Investigations (2017)
  • 著者名/発表者名: Guo-Ling Li, Shu-Qi Wu, Li-Fang Zhang, Zhenxing Wang, Zhong-Wen Ouyang, Zhong-Hai Ni, Sheng-Qun Su, Zi-Shuo Yao, Jun-Qiu Li, and Osamu Sato
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 14 号: 14 ページ: 8018-8025
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.7b00765
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 脱プロトン化された配位子を有する鉄二価ヒドラゾン錯体におけるスピン転移及びプロトン移動挙動 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中西 匠, 佐藤 治
  • 学会等名: 日本化学会
• [学会発表] Understanding the magnetic change in an Iron(II) complex without spin transition (2020)
  • 著者名/発表者名: Shengqun Su, Osamu Sato
  • 学会等名: 統合物質創製化学研究推進機構第3回国際シンポジウ
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetic switching without spin transition in an Iron(Ⅱ) complex (2019)
  • 著者名/発表者名: Shengqun Su, Osamu Sato
  • 学会等名: 統合物質創製化学研究推進機構第5回国内シンポジウム
• [学会発表] 分子内プロトン移動を発現する鉄二価スピンクロスオーバー錯体の置換基効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中西 匠、佐藤 治
  • 学会等名: 日本化学会第99春期年会
• [学会発表] Halogen-substituent effect of new spin crossover Fe(III) complexes containing dicarboxylic acid (2018)
  • 著者名/発表者名: 中西 匠、佐藤 治
  • 学会等名: 日本化学会第98春期年会