| 研究領域 | ソフトクリスタル：高秩序で柔軟な応答系の学理と光機能 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H04667
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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 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
酒田 陽子 金沢大学, 物質化学系, 准教授 (70630630)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | マクロサイクル / 自己集合 / ロタキサン / 多孔性分子結晶 / 配位子交換 / 水素結合 / イオン性結晶 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、屈曲型配位子と金属イオンの自己集合により形成されるカチオン性ベルト状金属錯体：メタロナノベルトを用いたイオン性ソフトクリスタルの創製を行う。具体的には、メタロナノベルトを適切なアニオンと共に配列し、一次元細孔を含むイオン性結晶とすることで、蒸気に応答して相転移するソフトクリスタルの作成を行う。さらに、得られたソフトクリスタルへの異種アニオンなどの不純物の添加により格子欠陥を導入することで、結晶の柔軟性の変化について評価を行い、ソフトクリスタルの柔軟性発現に関する包括的な理解を深める。
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| 研究実績の概要 |
前年度の研究において、新たなソフトクリスタルのビルディングブロックとして、ジフェニルビオロゲンを軸分子、種々のクラウンエーテル誘導体を輪分子とする[3]擬ロタキサンの構築を行った。特にこの[3]擬ロタキサンは、一つ目の輪分子が軸分子と相互作用すると、二つ目の輪分子がより入りやすくなる、協同的な錯形成挙動を示すことを見出した。この現象は芳香環を含む24員環のクラウンエーテルで顕著に観測されるのに対して、無置換の24-クラウン-8では負の協同性を示すことも明らかにしている。本年度は、領域内共同研究によりこの協同性の起原について明らかにするために、量子化学計算を試みた。その結果、溶媒効果を考慮することで、[3]擬ロタキサン形成における正の協同効果のみならず、負の協同効果についても再現することができた。
また、Ni(II)イオンを含む新規自己集合型ベルト状錯体メタロナノベルトの構築も検討した。この錯体の形成の前段階として、まずはNi(II)イオンと各種フェニレンジアミン誘導体から形成される電荷をもたないNi(II)単核錯体の配位子交換のタイムスケールについて詳細に調べた。その結果、数時間から数日のタイムスケールでレドックスと連動した配位子交換が起こることが明らかとなった。さらに、この配位子交換を利用することで、2,3-ジアミノトリプチセンを配位子として含む新規Ni(II)錯体の結晶を高収率で得ることに成功した。結晶構造解析の結果、一次元チャネル構造を持つ多孔性分子結晶であることを見出した。さらに、ここから溶媒を取り除くことで、細孔を持たない構造へと変化することが明らかとなった。すなわち、ゲストの脱吸着や交換に伴い協同的な構造変換挙動を示す新たなソフトクリスタルを構築することに成功した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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