プロトンと電子が相関した水素結合ユニット型純有機伝導体の開発と機能開拓

• 研究課題/領域番号: 26810044
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機能物性化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 上田 顕 東京大学, 物性研究所, 助教 (20589585)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 有機伝導体 / 水素結合 / TTF / 電子ドナー分子 / π拡張 / 電荷秩序

研究成果の概要

研究代表者らが独自に開発した新しいタイプの有機伝導体である「水素結合ユニット型有機伝導体」に関する研究をさらに深化・発展させるために、その構成要素となる電子ドナー分子のπ共役系を拡張した新規誘導体を設計・合成し、これらを用いた有機伝導体の作成および構造・物性調査を行った。母体とは根本的に異なる特異な結晶構造、水素結合様式、電子構造を有する新規有機伝導体の開発に成功し、プロトン－電子相関に対する新しい重要な知見を得ることができた。

研究成果

• [雑誌論文] “Unexpected Formation of ortho-Benzoquinone-fused Tetraselenafulvalene (TSF): Synthesis, Structures, and Properties of a Novel TSF-based Donor-acceptor Dyad (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Ueda, Hiromichi Kamo, Hatsumi Mori
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 44 号: 11 ページ: 1538-1540
  • DOI: 10.1246/cl.150701
  • NAID: 130005108080
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Modulation of Molecular -Electron System in a Purely Organic Conductor that shows Hydrogen-bond-dynamics-based Switching of Conductivity and Magnetism (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Ueda, Akari Hatakeyama, Masaya Enomoto, Reiji Kumai, Youichi Murakami, and Hatsumi Mori,
  • 雑誌名: Chem. Eur.J. 巻: 21 号: 42 ページ: 15020-15028
  • DOI: 10.1002/chem.201502047
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of racemic and chiral BEDT-TTF derivatives possessing hydroxy groups and their achiral and chiral charge transfer complexes (2015)
  • 著者名/発表者名: Sara Krivickas, Chiho Hashimoto, Junya Yoshida, Akira Ueda, Kazuyuki Takahashi, John Wallis, Hatsumi Mori
  • 雑誌名: Beilstein J. Org. Chem. 巻: 11 ページ: 1561-1569
  • DOI: 10.3762/bjoc.11.172
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 有機物質が示す新しい物性スイッチング (2015)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕
  • 雑誌名: パリティ 巻: 30(5) ページ: 52-54
  • NAID: 40020433270
• [雑誌論文] Gapless Quantum Spin Liquid in an Organic Spin-1/2 Triangular Lattice kappa-H3(Cat-EDT-TTF)2 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Isono et al.
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 112 号: 17 ページ: 177201-177201
  • DOI: 10.1103/physrevlett.112.177201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen-Bond-Dynamics-Based Switching of Conductivity and Magnetism: A Phase Transition Caused by Deuterium and Electron Transfer in a Hydrogen-Bonded Purely Organic Conductor Crystal (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Ueda, S. Yamada, T. Isono, H. Kamo, A. Nakao, R. Kumai, H. Nakao, Y. Murakami, K. Yamamoto, Y. Nishio, and H. Mori
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 136(34) 号: 34 ページ: 12184-12192
  • DOI: 10.1021/ja507132m
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Solid-solid phase interconversion in an organic conductor crystal: hydrogen-bond-mediated dynamic changes in pai-stacked molecular arrangement and physical properties (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Yoshida, A. Ueda, A. Nakao, R. Kumai, H. Nakao, Y. Murakami, and H. Mori
  • 雑誌名: Chem. Comuun. 巻: 55 号: 98 ページ: 15557-15556
  • DOI: 10.1039/c4cc07810a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 電子とプロトンが協奏する新しい分子機能性結晶の展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森 初果、上田 顕、磯野貴之
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 49(4) ページ: 3-14
  • 査読あり
• [学会発表] Cat-TTF系有機伝導体の開発研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕
  • 学会等名: ISSPワークショップ「分子性物質におけるπ電子－水素相関機能物性」
  • 発表場所: 東京大学 物性研究所（千葉県・柏市）
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] カテコール縮環TTF系有機伝導体における立体的置換基効果の探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕、熊井玲児、村上洋一、森 初果
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学 京田辺キャンパス（京都府・京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] ベンゾ縮環したカテコール－TTF誘導体を基盤とした新規有機伝導体の合成、構造および物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 寺師拓哉、東野寿樹、上田 顕、森 初果
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学 京田辺キャンパス（京都府・京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] ビスカテコールTTFを基盤とした純有機伝導体：脱プロトン化に由来する特異な水素結合様式と電子構造・物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田順哉、上田 顕、熊井玲児、村上洋一、山川大路、宮本辰也、岡本 博 、森 初果
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学 京田辺キャンパス（京都府・京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 水素結合を活用した擬一次元有機伝導体beta-[BTBT(OH)2]2ClO4の構造と物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 東野寿樹、吉田順哉、上田 顕、小林賢介、熊井玲児、村上洋一、森 初果
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学 京田辺キャンパス（京都府・京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] カテコール縮環型EDT-TTFを用いた新規電荷移動錯体の合成と構造、物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土居諒平、上田 顕、榎本真哉、森 初果
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学 京田辺キャンパス（京都府・京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 新規Cat-TTF系有機導体β'-[H3(Cat-EDO-TTF)2]BF4における構造相転移：水素結合部の屈曲を伴う分子配列・物性変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田順哉、上田 顕、中尾朗子、熊井玲児、中尾裕則、村上洋一、森 初果
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学 泉キャンパス（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] κ-H3(Cat-EDT-TTF)2におけるプロトンダイナミクスがもたらす誘電応答に対する量子揺らぎ効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋本顕一郎、小林亮太、上田 顕、森 初果、佐々木孝彦
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学 泉キャンパス（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] κ-H3(Cat-EDT-TTF)2におけるプロトン揺らぎがもたらすπ電子サーモクロミズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊藤桂介、橋本顕一郎、小林亮太、黒子めぐみ、上田 顕、森 初果、井口 敏、佐々木孝彦
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学 泉キャンパス（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 対称・非対称型BTBT誘導体を用いた有機トランジスタ (2016)
  • 著者名/発表者名: 東野寿樹、上田 顕、森 初果
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Anisotropic thermal conductivity of proton fluctuation-induced quantum spin liquid κ-H3(Cat-EDT-TTF)2 (2016)
  • 著者名/発表者名: 下澤雅明、鈴木喜貴、杉井かおり、上田 顕、山田章悟、今井悠介、鳥塚 潔、上床美也、森 初果、山下 穣
  • 学会等名: APS March Meeting 2016
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2016-03-14
  • 国際学会
• [学会発表] 「水素結合」と「π電子」が相関した新奇な有機伝導体の開発と構造物性研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕
  • 学会等名: 日本学術会議公開シンポジウム「物性物理学・一般物理学分野の展開と大型研究計画」
  • 発表場所: 日本学術会議（東京都港区）
  • 年月日: 2016-03-11
• [学会発表] Hydrogen-bonded purely organic conductors based on catechol-TTF: Hydrogen-bond-dynamics-based switching of conductivity and magnetism (2015)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕、山田翔太、磯野貴之、畠山あかり、中尾朗子、熊井玲児、中尾裕則、村上洋一、山本 薫、西尾 豊、森 初果
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Development of catechol-fused TTF-based organic conductors: Modulation of hydrogen-bonding interactions by chemical modification of TTF skeleton (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田順哉、上田 顕、中尾朗子、熊井玲児、中尾裕則、村上洋一、森 初果
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Structures and proton conductivities of novel organic anhydrous co-crystals consisting of imidazole derivatives and dicarboxylic acids (2015)
  • 著者名/発表者名: 森 初果、鈴木啓介、吉田順哉、上田 顕
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] カテコール縮環TTF型純有機伝導体におけるS/Se置換効果：重水素－電子移動相転移に対する影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕、畠山あかり、榎本真哉、熊井玲児、村上洋一、森 初果
  • 学会等名: 第９回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] カテコール縮環型TTFを基盤とした有機伝導体：TTF骨格の化学修飾による水素結合相互作用と物性の変調 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田順哉、上田 顕、熊井玲児、村上洋一、森 初果
  • 学会等名: 第９回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 新規カテコール縮環TTF誘導体およびこれらを基盤とした有機伝導体の合成と構造、物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺師拓也、上田 顕、森 初果
  • 学会等名: 第９回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] カテコール部分構造を有するベンゾチエノベンゾチオフェンの合成と物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 東野寿樹、吉田順哉、上田 顕、森 初果
  • 学会等名: 第９回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] κ-H3(Cat-EDT-TTF)2における水素結合がもたらす強誘電性I：誘電率と分極履歴 (2015)
  • 著者名/発表者名: 橋本顕一郎、伊藤桂介、井口 敏、小林亮太、上田 顕、森 初果、佐々木孝彦
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学 千里山キャンパス（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] κ-H3(Cat-EDT-TTF)2における水素結合がもたらす強誘電性II：分光測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤桂介、橋本顕一郎、井口 敏、小林亮太、上田 顕、森 初果、佐々木孝彦
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学 千里山キャンパス（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 量子スピン液体物質κ-H3(Cat-EDT-TTF)2における熱輸送特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木喜貴、下澤雅明、杉井かおり、渡邊大樹、上田 顕、森 初果、山下 穣
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学 千里山キャンパス（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 構造有機化学を基盤とした物性開拓研究：動的水素結合を有する特異な有機伝導体の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕
  • 学会等名: 構造有機化学若手研究者 ミニシンポジウム2015
  • 発表場所: 九州大学 伊都キャンパス（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2015-08-31
• [学会発表] 水素移動と電子移動が連動した新しい相転移現象の発見：放射光Ｘ線を活用した有機伝導体の構造物性研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕
  • 学会等名: 物性研－物構研連携研究会
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2015-08-06
  • 招待講演
• [学会発表] 水素結合を活用した特異な純有機伝導体の開発と物性・機能開拓 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕
  • 学会等名: 東京大学物性研究所 短期研究会「機能物性融合科学研究会シリーズ（３）反応と輸送」
  • 発表場所: 東京大学 物性研究所（千葉県・柏市）
  • 年月日: 2015-06-24
  • 招待講演
• [学会発表] Hydrogen-bonded purely organic conductors: Exploration of hydrogen-bond-dynamics-coupled electronic properties (2015)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕、他
  • 学会等名: ISSP-MPIPKS Joint Workshop: Dynamics of Strongly Correlated Systems
  • 発表場所: 東京大学物性研究所（千葉県柏市）
  • 年月日: 2015-03-30 – 2015-03-31
  • 招待講演
• [学会発表] セレン原子を導入したカテコール縮環TTFからなる水素結合型純有機伝導体における重水素－電子移動型相転移現象 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕、他
  • 学会等名: 日本化学会第95回春季年会
  • 発表場所: 日本大学（千葉県船橋市）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] プロトン－電子相関系純有機導体 k-X3(Cat-EDT-TTF)2 (X = H, D) における圧力効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕、他
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 水素結合を活用した特異な開殻π電子系分子システムの開発と物性・機能開拓 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕
  • 学会等名: 大阪大学未来研究イニシアティブ分子技術セミナー「分子技術とスピン」
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2015-03-17 – 2015-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] カテコール縮環TTFおよびSTF誘導体を基盤とした水素結合型純有機伝導体：水素結合部の重水素化で見た動的なプロトン－電子相関現象 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕、他
  • 学会等名: 第８回分子科学討論会
  • 発表場所: 広島大学（広島県東広島市）
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] セレン原子を含むカテコール縮環型TTF誘導体を基盤とした水素結合型有機伝導体における重水素化効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕、他
  • 学会等名: 第８回分子科学討論会
  • 発表場所: 広島大学（広島県東広島市）
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] プロトン-電子相関系有機伝導体k-X3(Cat-EDT-TTF)2[X=H,D]における圧力効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田翔太、上田 顕、他
  • 学会等名: 第８回分子科学討論会
  • 発表場所: 広島大学（広島県東広島市）
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] 水素結合ユニット型有機伝導体b’-[H3(Cat-EDO-TTF)2]X (X = BF4, ClO4, PF6, AsF6)の対アニオン変化に対する系統的な構造物性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田順哉、上田 顕、他
  • 学会等名: 第８回分子科学討論会
  • 発表場所: 広島大学（広島県東広島市）
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] 量子スピン液体状態における磁気熱量効果：κ-H3(Cat-EDT-TTF)2の場合 (2014)
  • 著者名/発表者名: 磯野貴之、上田 顕、他
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] カテコール縮環型TTF誘導体を基盤とした水素結合型有機伝導体におけるプロトン－電子相関現象 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕、他
  • 学会等名: 第25回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-09
• [学会発表] A Unique Charge-order Phase Transition Induced by Hydrogen-bonded Deuteron Transfer in Purely Organic Conductors based on Catechol-fused TTF and STF Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕、他
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM)
  • 発表場所: Turku, Finland
  • 年月日: 2014-06-30 – 2014-07-06
• [備考] Researcher ID
  • URL: http://www.researcherid.com/rid/A-2624-2012
• [備考] 研究室website
  • URL: http://hmori.issp.u-tokyo.ac.jp/m_ueda.html