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非対称電荷移動型金属錯体の創出と異方的電子移動に基づく外場誘起分極制御

研究課題

研究課題/領域番号 21K14646
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分34010:無機・錯体化学関連
研究機関熊本大学

研究代表者

関根 良博  熊本大学, 大学院先導機構, 准教授 (40733465)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード金属錯体 / 電子移動 / 金属錯体化学 / 磁性 / 電子ドナー・アクセプター
研究開始時の研究の概要

電荷移動錯体は、電子ドナー・アクセプター分子間の電荷移動に伴い電子や磁気スピンが相乗的に機能するため、特異な電気伝導性や磁気特性を示す。さらに、ドナーアクセプター分子のフロンティアオービタルを精密に設計することで外場誘起電子移動を制御し、電子状態変化を利用した多重安定性の創出、および物性変換が可能である。本研究では、非対称電荷移動型金属錯体を新たに創出し、異方的電子移動に基づく機能性の発現を行う。

研究実績の概要

外部刺激に応答して、構造や電子状態/スピン状態を変換可能なスピン転移化合物や磁性体については、基礎的な分子設計指針は確立されつつある。一方で電子移動の自在制御及び機能発現に関する学理は、未だ開拓が十分ではない。外場応答性金属錯体の機能開拓に関する研究の観点から、本研究で着目する外場誘起電子移動が織り成す新物性科学への期待は極めて大きい。電子ドナー(D)アクセプター(A)型電子移動系においても、刺激によって物性が変換可能な構造・電子状態と磁性が強く相関した系であり、分子スイッチやメモリー素子への応用が期待される興味深い化合物群である。
本研究では、電子DAユニットが連結したDA型金属錯体を合成し、熱や光、圧力印加、ゲスト分子の吸脱着等の外部刺激に応じてD/A間電子移動(D0A0⇔D+A-)の解明を目指した。外場応答性分子と異種分子との共結晶化によって、電子移動挙動が変化することを見出した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

対象となる電荷移動型錯体の探索の結果、特異な磁気挙動を示す金属錯体の合成に成功している。分子の化学修飾により、磁気挙動が精密に制御可能なことを見出している。一部の化合物において電気物性測定に遅れが出ているが、良質な結晶化条件を見出したためこれらは解決できる予定である。

今後の研究の推進方策

結晶内の配向制御を目指し、分子の化学修飾の最適化を行い、共結晶化について検討する。既に得られたいくつかの集積体に関して、磁気的・電気的測定を行い、構造と物性相関を明らかにすることで、分子設計方法を確立する。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Solvation/desolvation induced reversible distortion change and switching between spin crossover and single molecular magnet behaviour in a cobalt(<scp>ii</scp>) complex2024

    • 著者名/発表者名
      Zenno Hikaru、Sekine Yoshihiro、Zhang Zhongyue、Hayami Shinya
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 53 号: 13 ページ: 5861-5870

    • DOI

      10.1039/d3dt03936f

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Crystal Design for Tuning the Mechanical Flexibilities of M(salophen) Complexes2023

    • 著者名/発表者名
      Sekine Yoshihiro、Kusumoto Sotaro、Sugimoto Akira、Nakaya Manabu、Hayami Shinya
    • 雑誌名

      Crystal Growth &amp; Design

      巻: 23 号: 4 ページ: 2013-2017

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.2c01398

    • 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] Coupling Dielectric Functionality with Magnetic Properties in Coordination Metal Complexes2023

    • 著者名/発表者名
      Sekine Yoshihiro、Nakamura Rikuto、Akiyoshi Ryohei、Hayami Shinya
    • 雑誌名

      ChemPlusChem

      巻: - 号: 6

    • DOI

      10.1002/cplu.202300147

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Study on Intermolecular Interaction based on Spin Crossover Compounds2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Sekine, Shinya Hayami
    • 学会等名
      錯体化学会第71回討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Controlled Intra-lattice Electron Transfers in Tetraoxolene-bridged Two-dimensional Layers by Temperature and Guest Molecules2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Sekine, Shinya Hayami, Hitoshi Miyasaka
    • 学会等名
      17th International Conference on Molecule Based Magnets
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on Molecular Ferroelectrics with Hydrogen-Bonded Network Using DABCO2021

    • 著者名/発表者名
      Haruka Hirayama, Yoshihiro Sekine, Shinya Hayami
    • 学会等名
      The 16th International Student Conference on Advanced Science and Technology
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dielectric properties of Co(Ⅱ)-semiquinone VT complex oriented for ferroelectric property2021

    • 著者名/発表者名
      Rikuto Nakamura,Yoshihiro Sekine, Shinya Hayami
    • 学会等名
      The 16th International Student Conference on Advanced Science and Technology
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on flexible crystals with metal complexes2021

    • 著者名/発表者名
      Akira Sugimoto, Yoshihiro Sekine, Shinya Hayami
    • 学会等名
      The 16th International Student Conference on Advanced Science and Technology
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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