| 研究課題/領域番号 |
21H01901
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32020:機能物性化学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 (2022-2023)
東北大学 (2021) |
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研究代表者 |
井口 弘章 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (30709100)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
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| キーワード | 多孔性配位高分子(MOF) / 分子性導体 / 一次元電子系 / 電気伝導 / ナフタレンジイミド / ドーピング / 分子性量子ビット(Qbit) / マクロサイクル / インドロカルバゾール / ガスセンサー / ホストーゲスト相互作用 / 化学ドーピング / 多孔性配位高分子 / ホスト－ゲスト相互作用 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
新奇な電子状態の発見は、新しい機能の発現、さらには新たな学問分野の開拓や産業的応用につながることから、電子状態を制御する新たな手法の開発は非常に重要である。本研究では、有機結晶における新しい電子状態開拓法として分子の吸脱着を適用する。そのために、既存の分子性導体と多孔性配位高分子(MOF)の長所を併せ持つ多孔性分子導体(PMC)を開発し、分子の吸脱着に柔軟に応答して構造が可逆的に変化する結晶を合成する。この骨格の構造変化によるバンド構造制御、ナノ細孔に吸着した分子との電荷移動によるバンドフィリング制御を駆使して新奇な電子状態を探索する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、バルクの分子性結晶全体の電子状態の制御を目指し、分子性導体と多孔性配位高分子の特徴を併せ持つ多孔性分子導体 (PMC) に着目し、分子吸脱着を繰り返しても結晶性が劣化しない堅牢なPMCの開発と、電子状態や電子物性の制御に取り組んだ。
PMCの骨格構造の次元性制御の過程では、配位子の珍しい青色呈色や、分子性量子ビットに適用が期待される遅い磁化緩和現象を示すπラジカル結晶など、予想外の機能を見出すことにも成功した。PMCの骨格はゼロ次元から三次元まで多様な合成に成功し、既存のPMCよりも堅牢性を向上させることができた。また、酸化還元活性分子との反応による電子状態や物性変化を見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
導電性と多孔性を併せ持つ物質は、電池やスーパーキャパシタの電極材料、分子選択的センサー、電気化学触媒等への応用が期待されている。PMCは結晶性が高く、規則的なナノ細孔構造を有している点や、分子設計によってナノ細孔の大きさや化学機能をチューニング可能な点で、炭素材料に代表される既存の物質系にはない特長を有しており、特に高機能性が求められる局面で有用な導電性多孔質材料となりうる。本研究によって多様なPMCが開発できたことで、今後の応用展開への道が開けた。一方で、化学ドーピングによって自在に電子状態を制御可能になることで、分子性結晶では困難であった新奇な電子状態や電子物性の探索が可能になりつつある。
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