| 研究課題/領域番号 |
21H01950
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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34010:無機・錯体化学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
堀毛 悟史 京都大学, 理学研究科, 教授 (70552652)
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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 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
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| キーワード | 配位高分子 / 金属ー有機構造体 / 融液 / ガラス / 結晶融解 / 金属－有機構造体 / 状態図 / 相転移 / 分子構造 / エントロピー / 機能性液体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
金属イオンと架橋性配位子から組み上がる配位高分子（Coordination Polymer, CP）は磁性、伝導性、光物性など多彩な特性が知られてきた。膨大な数のCP研究のほとんどは結晶相を対象としてきた。近年、一部のCP結晶を加熱して得られる「液体相」およびそれらを冷却して得られる「ガラス相」が見いだされた。一方、CPの融液の構造や機能は未だ研究がなされていない。本研究では多彩な結晶構造や特性を持つCPが融液となったとき、どのような構造や物性を示すのか、それらを先端解析と系統的合成によって取り扱う。この研究を通してCP融液を新たな機能性液体として提案する。
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| 研究成果の概要 |
配位高分子結晶の融解現象について、金属と配位子の組み合わせや結晶構造の次元性との関連性が明らかにした。放射光X線、固体NMR、粘弾性測定などの手法を用いることで、融液状態における構造を推察することが可能となり、配位高分子の融解メカニズムの理解が深まった。さらに、融液を適切な条件で冷却することにより、多様なガラス状態を作成することができ、イオン伝導性や多孔性といった機能性を有する新たな材料の開発につながる可能性が示された。これらの知見は、配位高分子の応用範囲を広げ、特に融液を利用した機能性材料の設計指針として役立つことが期待される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
配位高分子のガラス相に関する研究が近年盛んに行われているものの、融液状態についての解析は皆無に等しく、その構造がガラス状態と類似しているのか、あるいは金属と配位子が解離しているのかなどの知見が欠如していた。このことは、配位高分子を機能性材料として設計する上で大きな障壁となっていた。本研究では、配位高分子の融液の多くがネットワーク性を有していることを明らかにし、分子構造のみならず、ファイバーや膜などのマクロ成形加工に関する重要な知見を提供した。これらの結果は、配位高分子ガラスや融液を利用した分離や伝導などの機能性材料へと発展させていく上で、非常に重要な指針となるものである。
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