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分子内電子移動を起源とする新機構焦電・強誘電物質の開発と特性解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K05086
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分34010:無機・錯体化学関連
研究機関九州大学

研究代表者

金川 慎治  九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (20516463)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード極性結晶 / キラリティ / 分子磁性 / 焦電特性 / 光応答性 / 複核錯体分子 / 外場応答性 / 非対称複核錯体 / 光誘起焦電流 / 光応答焦電性 / 分子誘電性
研究開始時の研究の概要

本研究では、分子内電子移動を起源とする新機構焦電・強誘電特性の開発と特性解明を目指す。我々は外場応答性磁性分子において、分子内電子移動に基づく新機構の焦電電流が観測されることを見出している。このような分子系を対象として、合成手法を駆使した系統的な分子化学的アプローチを駆使することで、その機構の詳細を解明すると共に、外場に応答する磁性体(スピン)から新奇誘電材料(電荷)への展開を視野に研究を推進する。

研究成果の概要

本研究では, 分子のキラリティを利用した異核複核錯体の合成戦略により, 新奇な電子焦電特性を持つ一群の化合物を合成した。特に, [FeCo]錯体における電子の再分布による広範な温度範囲での焦電効果の発見と, [CoGa]錯体における光応答性焦電特性を実証し, 新しい光―電気エネルギー変換の機構を提案したことは重要な成果である。また, 新規配位子の合成に成功し, 分子設計の可能性を拡大した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究において, これまでに例のない新奇な焦電物性を示す物質群の発見は, 電子構造と物性の関係を解明する上で重要な進展といえる。これらの成果は, 新規物質の設計指針を提供し, 磁性―誘電性複合物性研究分野の新たなフロンティアを開拓したといえる。
社会的意義としては, これらの新規焦電材料が環境・エネルギー問題の解決に貢献する可能性があげられる。特に, 光―電気エネルギー変換の新しい機構の提案は, 次世代のエネルギーハーベスティング技術の発展に寄与すると期待している。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 7件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件)

  • [国際共同研究] Yangzhou University(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Polar Crystals Using Molecular Chirality: Pseudosymmetric Crystallization toward Polarization Switching Materials2024

    • 著者名/発表者名
      Kanegawa Shinji、Wu Shu-Qi、Zhou Ziqi、Shiota Yoshihito、Nakanishi Takumi、Yoshizawa Kazunari、Sato Osamu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: -

    • DOI

      10.1021/jacs.4c02882

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photo-induced valence tautomerism and polarization switching in mononuclear cobalt complexes with an enantiopure chiral ligand2024

    • 著者名/発表者名
      Xu Wen-Huang、Huang Yu-Bo、Zheng Wen-Wei、Su Sheng-Qun、Kanegawa Shinji、Wu Shu-Qi、Sato Osamu
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 53 号: 6 ページ: 2512-2516

    • DOI

      10.1039/d3dt03915c

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrically Detectable Photoinduced Polarization Switching in a Molecular Prussian Blue Analogue2023

    • 著者名/発表者名
      Huang Yu-Bo、Li Jun-Qiu、Xu Wen-Huang、Zheng Wenwei、Zhang Xiaopeng、Gao Kai-Ge、Ji Tianchi、Ikeda Taisuke、Nakanishi Takumi、Kanegawa Shinji、Wu Shu-Qi、Su Sheng-Qun、Sato Osamu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 146 号: 1 ページ: 201-209

    • DOI

      10.1021/jacs.3c07545

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetoelectricity Enhanced by Electron Redistribution in a Spin Crossover [FeCo] Complex2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Xiaopeng、Xu Wen-Huang、Zheng Wenwei、Su Sheng-Qun、Huang Yu-Bo、Shui Qirui、Ji Tianchi、Uematsu Mikoto、Chen Qian、Tokunaga Masashi、Gao Kaige、Okazawa Atsushi、Kanegawa Shinji、Wu Shu-Qi、Sato Osamu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 145 号: 29 ページ: 15647-15651

    • DOI

      10.1021/jacs.3c02977

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Energy conversion and storage via photoinduced polarization change in non-ferroelectric molecular [CoGa] crystals2023

    • 著者名/発表者名
      Sadhukhan Pritam、Wu Shu-Qi、Kanegawa Shinji、Su Sheng-Qun、Zhang Xiaopeng、Nakanishi Takumi、Long Jeremy Ian、Gao Kaige、Shimada Rintaro、Okajima Hajime、Sakamoto Akira、Chiappella Joy G.、Huzan Myron S.、Kroll Thomas、Sokaras Dimosthenis、Baker Michael L.、Sato Osamu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 3394-3394

    • DOI

      10.1038/s41467-023-39127-8

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Photoinduced Persistent Polarization Change in a Spin Transition Crystal2022

    • 著者名/発表者名
      Su Sheng‐Qun、Wu Shu‐Qi、Huang Yu‐Bo、Xu Wen‐Huang、Gao Kai‐Ge、Okazawa Atsushi、Okajima Hajime、Sakamoto Akira、Kanegawa Shinji、Sato Osamu
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 61 号: 39

    • DOI

      10.1002/anie.202208771

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Macroscopic Polarization Change of Mononuclear Valence Tautomeric Cobalt Complexes Through the Use of Enantiopure Ligand2022

    • 著者名/発表者名
      Cheng Feng、Wu Shuqi、Zheng Wenwei、Su Shengqun、Nakanishi Takumi、Xu Wenhuang、Sadhukhan Pritam、Sejima Hibiki、Ikenaga Shimon、Yamamoto Kaoru、Gao Kaige、Kanegawa Shinji、Sato Osamu
    • 雑誌名

      Chemistry ? A European Journal

      巻: 28 号: 59

    • DOI

      10.1002/chem.202202161

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Manipulating electron redistribution to achieve electronic pyroelectricity in molecular [FeCo] crystals2021

    • 著者名/発表者名
      Pritam Sadhukhan, Shu-Qi Wu, Jeremy Ian Long, Takumi Nakanishi, Shinji Kanegawa, Kaige Gao, Kaoru Yamamoto, Hajime Okajima, Akira Sakamoto, Michael L. Baker, Thomas Kroll, Dimosthenis Sokaras, Atsushi Okazawa, Norimichi Kojima, Yoshihito Shiota, Kazunari Yoshizawa, and Osamu Sato
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 4836-4836

    • DOI

      10.1038/s41467-021-25041-4

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 原子価互変異性を示す複核錯体分子結晶の磁気及び電気物性2023

    • 著者名/発表者名
      金川 慎治,プリタム サドゥカーン,佐藤 治
    • 学会等名
      第17回分子科学討論会2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 非対称構造を持つ新規[CrCo]複核錯体の合成と動的電子物性2022

    • 著者名/発表者名
      前田朱里、金川慎治、佐藤 治
    • 学会等名
      第59回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Molecular Pyroelectricity via Directional Electron Transfer in Polar Crystals2021

    • 著者名/発表者名
      Pritam, S.; Sato, O; Kanegwa, S.; Wu, SQ.
    • 学会等名
      第71回 錯体化学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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