| 研究領域 | 複合アニオン化合物の創製と新機能 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H04701
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
大谷 亮 九州大学, 理学研究院, 准教授 (30733729)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 金属錯体 / プロトン伝導 / 配位高分子 / 分子集積 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
歪んだ四角錐形構造を持つ極性金属錯体分子を最小単位として異方的に集積させることで、複合アニオン型一次元金属窒化物を合成し機能開拓を行う。組成、集積構造、電気・磁気機能の相関について系統的かつ総合的に解釈することで、極性錯体分子の異方的集積という錯体化学的手法と固体化学的手法を組み合わせることでしか得られない“一次元金属窒化物の機能化学”を展開する。
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| 研究実績の概要 |
本年度は、ナイトライドアニオン(N3-)、シアノアニオン(CN-)から成る五配位構造の極性錯体分子 [MnN(CN)4]2- を最小単位として、室温で分子集積することで得られる極性一次元物質K2MnN(CN)4.H2Oの単結晶および粉末を用いたプロトン伝導性の評価を行った。温度依存および湿度依存の交流インピーダンス測定から一次元鎖間に取り込まれた結晶水由来のプロトン伝導を示すことが明らかになった。湿度上昇に伴いプロトン伝導度の上昇が観測され、これは、粉末試料の水吸着測定の結果からも結晶水の増加によるものであることが分かった。特に、湿度80%において室温で10-2オーダーの伝導度を示し、スーパープロトン伝導体として機能することが分かった。プロトン伝導の活性化エネルギーを算出したところ、水分子の移動を伴うプロトン伝導メカニズムが支持されたが、構造との相関に関して更に検討が必要であると考えている。
更に、単結晶試料を用いて直流バイアス電圧をかけた状態で、交流インピーダンス測定を行うことで、極性構造に基づくプロトン伝導能の能動制御について検討した。バイアス電圧の方向により、プロトン伝導度が顕著に変化することが分かり、すなわち、プロトンの流れやすい方向と流れにくい方向があることが示唆された。これは、非常に珍しいプロトン整流性をもつ固体物質であることを示唆している。一方で、これまでのところ、極性構造のどちらの方向にバイアスを印加しているかは明らかとなっておらず、計算などを用いた検討が今後さらに必要である。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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