超分子ローター構造を包含する元素ブロック高分子の階層化と機能相関

• 研究領域: 元素ブロック高分子材料の創出
• 研究課題/領域番号: 25102502
• 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: 北海道大学
• 研究代表者: 中村 貴義 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (60270790)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2013年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: 誘電性 / 磁性 / 超分子構造 / 分子ローター / ポリオキソメタレート

研究実績の概要

磁性を示す金属錯体を基本ユニットとするアニオンと、強誘電性を発現するカチオン性超分子ローター構造からなる元素ブロック階層構造を構築し、機能相関に基づく新奇機能性の開拓を行うことが、本研究の目的である。本年度は強磁性と強誘電性の共存を目指し、
強磁性アニオンと分子回転運動が可能な超分子カチオンを組み合わせた階層性元素ブロック高分子の開拓を行った。アニオンとして巨大分子であるポリオキソメタレート（POM）をとりあげ、水素結合等の弱い相互作用を通じて分子ローター構造との階層構造の形成を目指した。さらに、キラルな超分子を導入し、キラル磁性の発現を図るための予備実験を行った。
強磁性を発現する高分子錯体として[MnCr(oxalate)3]-アニオンを選択し、昨年度までに得られた、 (m-fluoroanilinium+)(trans-syn-trans-dicyclohexano[18]crown-6) [MnCr(oxalate)3]-について検討を行った。X結晶構造解析の結果、m-fluoro基にディスオーダーが見られた。また、DSCにより、250K付近に相転移の徴候が見られた。結晶が微小で、誘電率測定が困難であったため、SHGの温度変化測定を行ったところ、結晶の対称性低下に伴うと考えられるシグナルが観察された。現在、詳細な検討を進めている。
また、種々のPOMをカウンターアニオンとする結晶を作製し、結晶内における分子ローター構造を精査した。特に、結晶内の水素結合と結晶構造の相関について検討を行った。
さらに、[MnCr(oxalate)3]-アニオンのカウンターカチオンとしてキラルなアンモニウムを含む超分子を導入し、結晶を作製した。キラル磁性体の候補として、次年度以降の研究の端緒が得られた。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Supramolecular cations of (m-halogenated-anilinium)(dibenzo[18]crown-6) in Keggin [SMo12O402−] polyoxometallates (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Xiong, K. Kubo, S. Noro, T. Akutagawa, and N. Nakamura
  • 雑誌名: CrystEngComm. 巻: 17 号: 4 ページ: 856-861
  • DOI: 10.1039/c4ce01988a
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Porous coordination polymers with ubiquitous and biocompatible metals and a neutral bridging ligand (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Noro, Junya Mizutani, Yuh Hijikata, Ryotaro Matsuda, Hiroshi Sato, Susumu Kitagawa, Kunihisa Sugimoto, Yasutaka Inubushi, Kazuya Kubo, and Takayoshi Nakamura
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 号: 1 ページ: 5851-5851
  • DOI: 10.1038/ncomms6851
  • NAID: 120005745622
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mesophases and Ionic Conductivities of Simple Organic Salts of M(m-Iodobenzoate) (M = Li+, Na+, K+, Rb+, and Cs+) (2015)
  • 著者名/発表者名: Manami Endo, Yuta Nakane, Kiyonori Takahashi, Norihisa Hoshino, Takashi Takeda, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, and Tomoyuki Akutagawa
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: 119 号: 4 ページ: 1768-1777
  • DOI: 10.1021/jp5112026
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Three-dimensional Architectures of [MnIICrIII(oxalate)3]; Complexes with Cage Type Networks Surrounding Supramolecular Cations (2015)
  • 著者名/発表者名: Toru Endo, Kazuya Kubo, Masashi Yoshitake, Shin-ichiro Noro, Norihisa hoshino, Tomoyuki Akutagawa, Takayoshi Nakamura
  • 雑誌名: rystal Growth & Design 巻: 15 号: 3 ページ: 1186-1193
  • DOI: 10.1021/cg501560z
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electron-deficient Acene-based Liquid Crystals: Dialkoxydicyanopyrazinoquinoxalines (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Takeda, Jun’ya Tsutsumi, Tatsuo Hasegawa, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, and Tomoyuki Akutagawa
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. C. 巻: 3 号: 13 ページ: 3016-3022
  • DOI: 10.1039/c5tc00022j
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gold nanoparticle assemblies stabilized by bis(phthalocyaninato)lanthanide(III) complexes through van der Waals interactions (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Noda, Shin-ichiro Noro, Tomoyuki Akutagawa, and Takayoshi Nakamura
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 号: 1 ページ: 3758-3758
  • DOI: 10.1038/srep03758
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular Assembly and Ferroelectric Response of Benzenecarboxamides Bearing Multiple -CONHC14H29 Chains (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuta Shishido, Hayato Anetai, Takashi Takeda, Norihisa Hoshino, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, Tomoyuki Akutagawa
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C. 巻: 118 号: 36 ページ: 21204-21214
  • DOI: 10.1021/jp506035h
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal Structure and Physical Properties of a Dithiolene Complex Crystal with Adamantane Supramolecular Rotator (2014)
  • 著者名/発表者名: Yin-Nan Yan, Kazuya Kubo, Shin-ichiro Noro, Tomoyuki Akutagawa, Takayoshi Nakamura
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 87 号: 3 ページ: 417-419
  • DOI: 10.1246/bcsj.20130316
  • NAID: 130004153287
  • ISSN: 0009-2673, 1348-0634
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structures, CO2 adsorption, and dielectric properties of [Cu(II)2(R-benzoate)4(pyrazine)]∞ polymers (R = m-F, 2,3-F2, m-Cl, and m-CH3) (2014)
  • 著者名/発表者名: Kiyonori Takahashi, Norihisa Hoshino, Takashi Takeda, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, Sadamu Takeda and Tomoyuki Akutagawa
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 43 号: 24 ページ: 9081-9089
  • DOI: 10.1039/c4dt00258j
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Finite Winding (H₂O)₁₂ Chain Stabilized by One-Dimensional Coordination Polymer (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Noro, Kei Hasegawa, Kazuya Kubo, and Takayoshi Nakamura
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 87 号: 5 ページ: 623-625
  • DOI: 10.1246/bcsj.20140005
  • NAID: 130004153293
  • ISSN: 0009-2673, 1348-0634
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Formation of Organogels and Helical Nanofibers from Simple Organic Salts (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuya Yoshii, Norihisa Hoshino, Takashi Takeda, Hiroki Moritomo, Jun Kawamata,Takayoshi Nakamura, Tomoyuki Akutagawa
  • 雑誌名: Chemistry - A European Journal 巻: 20 号: 49 ページ: 16279-16285
  • DOI: 10.1002/chem.201404043
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design of Crystalline Spaces for Molecular Rotations in Crystals (2014)
  • 著者名/発表者名: Z. Q. Liu, K. Kubo, S. Noro, T. Akutagawa and T. Nakamura
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 14 号: 2 ページ: 537-543
  • DOI: 10.1021/cg4013262
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dielectric and Structural Phase Transition of [Ni(dmit)2]- Salt with (4-ethoxyanilinium)([18]crown-6) Supramolecular Cation (2013)
  • 著者名/発表者名: Q. Ye, P. P. Shi, X. Q. Fu, T. Akutagawa and T. Nakamura
  • 雑誌名: CrystEngCommun 巻: 15 号: 26 ページ: 5307-5313
  • DOI: 10.1039/c3ce40220g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecule-Displacive Ferroelectricity in Organic Supramolecular Solids (2013)
  • 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] Porous Coordination Polymer Polymorphs with Different Flexible Pores Using a Structurally Flexible and Bent 1, 3-Bis(4-pyridyl)propane Ligand (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Fukuhara, S. Noro, K. Sugimoto, T. Akutagawa, K. Kubo and T. Nakamura
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 52 号: 8 ページ: 4229-4237
  • DOI: 10.1021/ic301949n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rational Synthesis of a Porous Copper(II) Coordination Polymer Bridged by Weak Lewis-Base Inorganic Monoanions Using an Anion-Mixing Method (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Noro, K. Fukuhara, Y. Hijikata, K. Kubo and T. Nakamura
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 52 号: 10 ページ: 5630-5635
  • DOI: 10.1021/ic400276c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Graphene Oxide Nanosheet with High Proton Conductivity (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Karim, K. Hatakeyama. T. Matsui, H. Takehiro, T. Taniguchi, M. Koinuma, Y. Matsumoto, T. Autogawa, T. Nakamura, S. Noro, T. Yamada, H. kitagawa, S. Hayami
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 135 号: 22 ページ: 8097-8100
  • DOI: 10.1021/ja401060q
  • URL: http://dx.doi.org/10.1021/ja401060q
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Ordering of Spin Systems Having Fractal Dimensions Experimental Study (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Naito, H. Yamamoto, K. Okuda. K. Konishi, H. Mayama, D. Yamaguchi, S. Koizumi, K. Kubo, T. Nakamura, T. Yamada, H. Kitagawa, and S. Hayami
  • 雑誌名: Eur. Phys. J. B 巻: 86 号: 10 ページ: 410-410
  • DOI: 10.1140/epjb/e2013-40353-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of doping a molecular spin ladder with non-magnetic impurities (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Nishihara, X. Zhang, K. Kunishio, K. Inoue, XM. Ren, T. Akutagawa, J. Kishine, M. Fujisawa, A. Asakura, S. Okubo, H. Ohta, T. Nakamura
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 42 号: 43 ページ: 15263-15266
  • DOI: 10.1039/c3dt52249k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anion-Dependent Host-Guest Properties of Porous Assemblies of Coordination Complexes (PACs), [Cu(A)2(py)4] (A = PF6, BF4, CF3SO3, and CH3SO3; py = pyridine), based on Werner-Type Copper(II) Complexes in the Solid State (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Noro, K. Fukuhara, K, Sugimoto, Y. Hijikata, K. Kubo and T. Nakamura
  • 雑誌名: Dalton Trans 巻: 42 号: 31 ページ: 11100-11110
  • DOI: 10.1039/c3dt51104a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure of a Supramolecular Cation Salt: (adamantylammonium+)2(benzo[18]crown-6)2[Pd(dmit)2]2-(acetone)2 (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Kubo, Yin-Nan Yan, Shin-ichiro Noro, Tomoyuki Akutagawa, Takayoshi Nakamura
  • 雑誌名: Inorganica Chimica Acta 巻: 404 ページ: 206-209
  • DOI: 10.1016/j.ica.2013.02.018
  • 査読あり
• [学会発表] Functional Magnetic Materials based on Mn-Cr Oxalte Complexs (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T
  • 学会等名: 10th IUPAC International Conference on Novel Materials and their Synthesis (NMS-X)
  • 発表場所: Zengzhou, China
  • 年月日: 2014-10-11 – 2014-10-15
  • 招待講演
• [学会発表] Structure and physical properties of ferromagnetic crystals with supramolecular cations (2014)
  • 著者名/発表者名: Kubo, K.;, Endo, T.; Yoshitake, M.; Hoshino, N.;, Akutagawa, T.; Noro, S.; Nakamura, T.
  • 学会等名: 3rd International Conference and Exhibition on Materials Science & Engineering
  • 発表場所: San Antonio, USA
  • 年月日: 2014-10-06 – 2014-10-08
  • 招待講演
• [学会発表] Dielectrics based on Supramolecular Rotators (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T.
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Organic Molecular Electronics (ISOME 2014)
  • 発表場所: 東京農工大学（小金井市）
  • 年月日: 2014-05-15 – 2014-05-16
  • 招待講演
• [学会発表] Dielectrics based on Supramolecular Rotator Units in Single Crystals (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura
  • 学会等名: Symposium on Molecular Science and Synthesis of Functional Molecules for Next Generation
  • 発表場所: 広島大学 （広島県）
  • 招待講演
• [学会発表] 超分子構造を利用した誘電体結晶の開拓 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村貴義
  • 学会等名: 総合研究機構分子連関相乗系研究部門平成25年度成果報告会
  • 発表場所: 東京理科大学 （東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] Supramolecular Rotators for Ferroelectrics and Multiferroics (2013)
  • 著者名/発表者名: 28) T. Nakamura, S. Yoshitake, K. Kubo, S. Noro and T. Akutagawa
  • 学会等名: The 15th Asian Chemical Congress
  • 発表場所: Resorts World Sentosa (Sentosa, Singapore）
  • 招待講演