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蓄電機能および磁気抵抗効果を有する錯体クラスターシステムの創製

公募研究

研究領域配位プログラミング ― 分子超構造体の科学と化学素子の創製
研究課題/領域番号 24108716
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関名古屋大学

研究代表者

吉川 浩史  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60397453)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2013年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2012年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード錯体クラスター / メソポーラスカーボン / 固体電気化学反応 / 二次電池 / 磁性 / プルシアンブルー / 分子クラスター / 蓄電機能 / グラフェン / ナノ複合体 / 磁気抵抗
研究概要

複数の金属イオンと有機配位子からなる多核金属錯体クラスターは、金属イオンのd電子に基づいた多彩な電子・磁気機能を有する物質群であり、これらを効率よく利用することができれば、次世代スピン/エレクトロニクスデバイスに向けた革新的材料を実現することが可能である。本研究では、高性能な電池特性の実現を目的に錯体クラスターとナノカーボンからなる複合体に関する研究を行うとともに、固体電気化学反応を基盤とした錯体クラスターの新規磁気特性開拓にも取り組んだ。
今年度は、細孔構造を有する様々なメソポーラスカーボン(MPC)の作製とその分子クラスターナノ複合体の創製を行った。メソポーラスシリカや様々なゼオライトを鋳型とし、細孔の形状が1次元から3次元まで多岐にわたる様々なMPCの作製に成功するとともに、その分子クラスターとのナノ複合化を行い、蓄電特性を検討したところ、SWNTやグラフェン複合体よりも大きな容量を得ることに成功した。
一方で、in situ固体電気化学-磁気測定システムを独自に開発し、分子磁性体の一つとして多大な注目を集めているプルシアンブルー類似体(PBA)を対象に、固体電気化学反応を利用した新奇磁気特性の開拓(シームレス磁性観測)を試みた。その結果、フェリ磁性体PBAについて、放電過程で転移温度、(飽和)磁化、保磁力などを変化させることができた。また、in situ XAFS分析より、PBA中の金属イオンの還元により、これらの変化を説明できることが分かった。熱や光といった外部刺激によるPBAの磁性変化はよく知られているが、電気化学ポテンシャルに対する外場応答性磁性を新たに実証できた。
このように本研究では、固体電気化学反応を基盤とした錯体クラスターの基礎から応用までの新しい物性を開拓することが出来た。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 10件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] An Antiaromatic Electrode-Active Material Enabling High Capacity and Stable Performance of Rechargeable Batteries2014

    • 著者名/発表者名
      J.-Y. Shin, T. Yamada, H. Yoshikawa, K. Awaga, and H. Shinokubo
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed

      巻: 53 号: 12 ページ: 3096-3101

    • DOI

      10.1002/anie.201310374

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhanced capacitor effects in polyoxometalate/graphene nanohybrid materials; a synergetic approach to high performance energy storages2014

    • 著者名/発表者名
      Keita Kume, Naoya Kawasaki, Heng Wang, Tetsuya Yamada, Hirofumi Yoshikawa and Kunio Awaga
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. A

      巻: 2 号: 11 ページ: 3801-3807

    • DOI

      10.1039/c3ta14569g

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Storage of an electric field for photocurrent generation in ferroelectric-functionalized organic devices2014

    • 著者名/発表者名
      L. Hu, S. Dalgleish, M. M. Matsushita, H. Yoshikawa, K. Awaga
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 5 号: 1

    • DOI

      10.1038/ncomms4279

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electron-Transfer Processes in Highly-Correlated Electron Systems of Thiazyl Radicals2014

    • 著者名/発表者名
      K. Awaga, K. Nomura, H. Kishida, W. Fujita, H. Yoshikawa, M. M. Matsushita, L. Hu, Y. Shuku, and R. Suizu
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 87 号: 2 ページ: 234-249

    • DOI

      10.1246/bcsj.20130248

    • NAID

      130004153276

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecule-Displacive Ferroelectricity in Organic Supramolecular Solids2013

    • 著者名/発表者名
      H. Ye, Y. Zhang, S. Noro, K. Kubo, M. Yoshitake, Z. Liu, H. Cai, D. Fu, H. Yoshikawa, K. Awaga, R. G. Xiong and T. Nakamura
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 3 号: 1 ページ: 2249-2249

    • DOI

      10.1038/srep02249

    • NAID

      120006795651

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solvent-Induced Assembly of Octacyanometalates-Based Coordination Polymers with Unique afm1 Topology and Magnetic Properties2013

    • 著者名/発表者名
      J. Qian, J. Hu, J. Zhang, H. Yoshikawa, K. Awaga, C. Zhang
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 13 号: 12 ページ: 5211-5219

    • DOI

      10.1021/cg400909b

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Capacitance Effects Superimposed on Redox Processes in Molecular Cluster Batteries : A Synergic Route to High Capacity Energy Storage2013

    • 著者名/発表者名
      H. Wang, Z. Zeng, N. Kawasaki, H. Eckert, H. Yoshikawa, K. Awaga
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J

      巻: 19 号: 34 ページ: 11235-11240

    • DOI

      10.1002/chem.201300097

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ Seamless Magnetic Measurements for Solid-State Electrochemical Processes in Prussian Blue Analogues2013

    • 著者名/発表者名
      T. Yamada, K. Morita, H. Wang, K. Kume, H. Yoshikawa, K. Awaga
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed

      巻: 52 号: 24 ページ: 6238-6241

    • DOI

      10.1002/anie.201301084

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular cluster batteries of nano-hybrid materials between Keggin POMs and SWNTs2012

    • 著者名/発表者名
      H. Wang
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 41 号: 34 ページ: 9863-9866

    • DOI

      10.1039/c2jm33079b

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly efficient organic optoelectronic conversion induced by electric double layers in ionic liquids2012

    • 著者名/発表者名
      Bo Li, 他6名
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 100 号: 16 ページ: 163304-163304

    • DOI

      10.1063/1.3697988

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electric double layers allow for opaque electrodes in high performance organic optoelectronic devices2012

    • 著者名/発表者名
      B. Li, S. Dalgleish, Y. Miyoshi, H. Yoshikawa, M. M. Matsushita, and K. Awaga
    • 雑誌名

      App. Phys. Lett.

      巻: 101 号: 17 ページ: 173302-173302

    • DOI

      10.1063/1.4762823

    • NAID

      120006795659

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Utilizing Photocurrent Transients for Dithiolene-Based Photodetection : Stepwise Improvements at Communications Relevant Wavelengths2012

    • 著者名/発表者名
      S. Dalgleish, M. M. Matsushita, L. Hu, B. Li, H. Yoshikawa, and K. Awaga
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc

      巻: 134 号: 30 ページ: 12742-12750

    • DOI

      10.1021/ja304228c

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Above-Room-Temperature Magnetodielectric Coupling in a Possible Molecule-based Multiferroic: Triethylmethylammonium Tetrabromoferrate(III)2012

    • 著者名/発表者名
      Hong-Ling Cai
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 134 号: 45 ページ: 18487-18490

    • DOI

      10.1021/ja3073319

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 固体電気化学を基盤とした多核金属錯体の機能開拓2013

    • 著者名/発表者名
      吉川浩史
    • 学会等名
      第1回 東北大学卓越大学院研究会「金属錯体の固体物性最前線―金属錯体と固体物性物理と生物物性の連携新領域を目指して-」
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2013-02-04
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多核錯体クラスターの電子スポンジ機能を利用した二次電池の開発2013

    • 著者名/発表者名
      吉川浩史
    • 学会等名
      錯体化学会第63回討論会
    • 発表場所
      琉球大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 固体電気化学を基盤とした分子クラスターの機能開拓2013

    • 著者名/発表者名
      吉川浩史
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子クラスター/ナノカーボン複合体を用いた電気エネルギーデバイス2013

    • 著者名/発表者名
      吉川浩史
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Solid-state Electrochemistry of Molecular Clusters2013

    • 著者名/発表者名
      H. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 15th Asian Chemical Congress
    • 発表場所
      Resorts World Sentosa, Singapore
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Molecular Cluster Batteries2013

    • 著者名/発表者名
      H. Yoshikawa
    • 学会等名
      Collaborative Conference on 3D & Materials Research (CC3DMR) 2013
    • 発表場所
      Ramada Jeju, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In situ XAFSを用いた分子クラスター電池の反応機構解明2012

    • 著者名/発表者名
      吉川浩史
    • 学会等名
      第2回 名古屋大学シンクロトロン光研究センターシンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2012-11-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Applications of Polyoxometalates/Nanocarbons Nano-hybrid Materials to Rechargeable Batteries2012

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Yoshikawa
    • 学会等名
      Frontiers in Metal Oxide Cluster Science 2012(FMOCS2012)
    • 発表場所
      Lanzarote, Spain
    • 年月日
      2012-11-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Polyoxometalates as Electron Sponges2012

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Yoshikawa
    • 学会等名
      The 40th International Conference on Coordination Chemistry (ICCC40)
    • 発表場所
      Valencia, Spain,
    • 年月日
      2012-09-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] BL-2 電池反応におけるMnクラスターの電子状態変化の研究2012

    • 著者名/発表者名
      吉川浩史
    • 学会等名
      立命館大学SRセンター研究成果報告会
    • 発表場所
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス
    • 年月日
      2012-06-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      http://advmat.chem.nagoya-u.ac.jp/yoshikawa.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] 電気二重層コンデンサ2012

    • 発明者名
      阿波賀邦夫、吉川浩史、佐藤正春
    • 権利者名
      阿波賀邦夫、吉川浩史、佐藤正春
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2012-207080
    • 出願年月日
      2012-09-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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