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2011 年度 実績報告書

特異な分子構造に基づく電子機能

計画研究

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 21108006
研究機関筑波大学

研究代表者

大塩 寛紀  筑波大学, 数理物質系, 教授 (60176865)

研究分担者 中野 元裕  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (00212093)
二瓶 雅之  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (00359572)
菅原 正  東京大学, 大学院・総合文化研究科, 特任研究員 (50124219)
キーワード多重双安定性 / 混合原子価錯体 / シアン架橋錯体 / 単一次元鎖磁石 / 磁気的性質 / 誘電性 / 異種金属錯体 / 光スイッチング
研究概要

分子の電子状態を制御し、それが組織的に集合した系は、個々の分子特性の相乗効果による特異な物性・機能発現が期待される。分子が本質的に持つスピンと電荷の相互作用や量子効果を、より鮮明に、より機能化した形態で発現させ、特異な構造をもつ分子や機能性分子をナノスケールで集積化・階層化したクラスターシステムを構築し、その特異な構造と電子状態の揺らぎに基づく新規物性探索を目指す。次の3点に的を絞って研究を進めた。(1)環状金属錯体の特異な新規磁性探索。(2)多重双安定性・三安定分子の構築と光物性変換。(3)マルチフェロイック分子システムの構築
平成23年度は、前年度に引き続き(2)について検討を行った。新規シアン化物イオン架橋混合原子価ヘテロ金属錯体において、多重安定性の構築と温度・光・電場などの外場による電子状態制御の可能性について調べた。様々な補助配位子をもちいてコバルト-鉄Square型4核錯体を合成し、温度・光による電荷移動を伴うスピン転移現象を観測した。配位子の化学的修飾を行い電気化学的性質などを検討することで、電荷移動に伴うスピン転移現象を分子レベルで設計可能であることを見出した。
また、(3)に関連して、強誘電・強磁性を示す分子性化合物を開発し、マルチフェロイック分子システムとしての物性検討を行った。キラルな4座配位子をもちい、コバルト-鉄一次元ジグザグ鎖構造をもつ集積型錯体を新規に合成した。温度変化に伴う磁化率の急激な変化と色調の変化を観測し、コバルトイオン-鉄イオン間の電荷移動に伴うスピン転移現象が発現していることが明らかとなった。外場応答性に関して、現在検討中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

特異な分子構造に基づく電子機能の発現を目的として、異種金属イオン集積型錯体を中心として、物質探索を行った結果、電荷移動を伴うスピン転移現象を示すコバルト-鉄Square型錯体やコバルト-鉄一次元鎖錯体を得ることに成功した。これらの錯体において、温度・光などの外場応答性を詳細に調べることができ、分子構造をもとにした物性発現が達成できていると考えられる。

今後の研究の推進方策

現段階で得られているディスクリートなコバルト-鉄Square型錯体や一次元鎖錯体の物性測定に関して、磁気的性質だけでなく、誘電率・電気伝導度測定なども試みており、錯体の持つ電子機能に関して検討を行っているところである。今後、光誘起準安定状態の構造解析や物性変化を中心として研究を進め、多重双安定性をしめす分子システムの設計指針・分子性材料としての可能性を追求する予定である。

  • 研究成果

    (51件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (40件)

  • [雑誌論文] Platinadithiolene-conjugated pyrylium salt with strong intramolecular donor-acceptor interaction2011

    • 著者名/発表者名
      Rao, K.P.; Kusamoto, T.; Sakamoto, R.; Yamamoto, Y.; Kume, S.; Nihei, M.; Oshio, H.; Nishihara, H.
    • 雑誌名

      Chem.Commun.

      巻: 47 ページ: 2330-2332

    • DOI

      10.1039/C0CC04762G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlled Intramolecular Electron Transfers in Cyanide-bridged Molecular Squares by Chemical Modifications and External Stimuli2011

    • 著者名/発表者名
      Nihei, M.; Sekine, Y.; Suganami, N.; Nakazawa, K.; Nakao, A.; Nakao, H.; Murakami, Y.; Oshio, H.
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc.

      巻: 133 ページ: 3592-3600

    • DOI

      10.1021/ja109721w

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mapping the Sequential Self-Assembly of Heterometallic Clusters : from Helix to Grid2011

    • 著者名/発表者名
      Newton, G.N.; Onuki, T; Shiga, T.; Noguchi M.; Matsumoto, T.; Mathieson, J.S.; Nihei, M.; Nakano, M.; Cronin, L.; Oshio, H.
    • 雑誌名

      Angew.Chem., Int.Ed.

      巻: 50 ページ: 4844-4848

    • DOI

      10.1002/anie.201007388

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic anisotropies in paramagnetic polynuclear metal complexes2011

    • 著者名/発表者名
      Nakano, M; Oshio, H
    • 雑誌名

      Chem.Soc.Rev.

      巻: 40 ページ: 3239-3248

    • DOI

      10.1039/c0cs00223b

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Redox-Controlled Magnetic {Mn_<13>} Keggin Systems2011

    • 著者名/発表者名
      Newton, G.N.; Yamashita, S.; Hasumi, K.; Matsuno, J.; Yoshida, N.; Nihei, M.; Shiga, T,; Nakano, M.; Nojiri, H.; Wernsdorfer, W.; Oshio, H.
    • 雑誌名

      Angew.Chem., Int.Ed.

      巻: 50 ページ: 5716-5720

    • DOI

      10.1002/anie.201100515

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Syntheses, structures and magnetic properties of heterometal hexanuclear {Mn^<III>_2Ln^<III>_4} complexes2011

    • 著者名/発表者名
      Shiga, T.; Oshio, H.
    • 雑誌名

      Polyhedron

      巻: 30 ページ: 3238-3241

    • DOI

      10.1016/j.poly.2011.04.033

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cyanide bridged tetranuclear complex with a novel terthiophene based ligand2011

    • 著者名/発表者名
      Mitsumoto, K.; Nishikawa, H.; Oshio, H.
    • 雑誌名

      Polyhedron

      巻: 30 ページ: 3245-3248

    • DOI

      10.1016/j.poly.2011.04.035

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cyanide-Bridged Molecular Squares-The Building Units of Prussian Blue2011

    • 著者名/発表者名
      Newton, G.N.; Nihei, M.; Oshio, H.
    • 雑誌名

      Eur.J.Inorg.Chem.

      巻: 20 ページ: 3031-3042

    • DOI

      10.1002/ejic.201100407

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A series of tetranuclear [2×2] grid complexes derived from an asymmetric ligand : Structural differences based on metal ion affinities2011

    • 著者名/発表者名
      Shiga, T.; Noguchi, M.; Matsumoto, T.; Sato, H.; Tahira, H.; Newton, G.N.; Oshio, H.
    • 雑誌名

      Pure and Appl.Chem.

      巻: 83 ページ: 1721-1729

    • DOI

      10.1351/PAC-CON-10-12-01

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cyanide-Bridged [Fe_8M_6] Clusters Displaying Single-Molecule Magnetism (M=Ni) and Electron-Transfer-Coupled Spin Transitions (M=Co)2011

    • 著者名/発表者名
      Mitsumoto, K.; Oshiro, E.; Nishikawa, H.; Shiga, T.; Yamamura, Y.; Saito, K.; Oshio, H.
    • 雑誌名

      Chem.-Eur.J.

      巻: 17 ページ: 9612-9618

    • DOI

      10.1002/chem.201101404

    • 査読あり
  • [雑誌論文] One-Dimensional 3d-3d-4f Trimetallic Assemblies Consisting of Cu^<II>_2Ln^<III> Trinuclear Complexes and Hexacyanometallate2011

    • 著者名/発表者名
      Shiga, T.; Mishima, A.; Sugimoto, K.; Okawa, H.; Oshio, H.; Ohba, M.
    • 雑誌名

      Eur.J.Inorg.Chem.

      巻: (in press)

    • DOI

      10.1002/ejic.201101060

    • 査読あり
  • [学会発表] 磁気的多重双安定性を示す鉄四核グリッド型錯体の研究2012

    • 著者名/発表者名
      松本卓士、志賀拓也、速水真也、大塩寛紀
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      University of Tsukuba, University Hall and Gallery
    • 年月日
      2012-03-26
  • [学会発表] 多座配位子をもちいた新規ポリシアノ錯体の開発と集積化の研究2012

    • 著者名/発表者名
      志賀拓也、大塩寛紀
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      University of Tsukuba, University Hall and Gallery
    • 年月日
      2012-03-26
  • [学会発表] 縮小π系ドナーDODHTのBr塩の構造と物性2012

    • 著者名/発表者名
      新崎洋一、西川浩之、三ツ元清孝、大塩寛紀
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      University of Tsukuba, University Hall and Gallery
    • 年月日
      2012-03-26
  • [学会発表] 金属多核錯体の電子状態制御に基づく多重安定性・多重応答性の発現2012

    • 著者名/発表者名
      二瓶雅之
    • 学会等名
      分子研研究会「innovationを目指す若手錯体化学者シンポジウム」
    • 発表場所
      分子科学研究所研究棟201号室、岡崎市(愛知県)(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-13
  • [学会発表] Controlled Electron Transfers in Cyanide-bridged Multi-nuclear Complexes2012

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nihei, Yoshihiro Sekine, Yuki Okamoto, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      第2回国際シンポジウム「金属錯体化学の最前線」
    • 発表場所
      University of Tsukuba, University Hall and Gallery(招待講演)
    • 年月日
      2012-02-10
  • [学会発表] Magnetic and Electrical Properties of Cyanide Bridged 1-D Chain Complex2012

    • 著者名/発表者名
      Fumichika Ijima, Norihisa Hoshino, Norifumi Yoshida, Takuya Shiga, Masayuki Nihei, Akiko Nakao, Youichi Murakami, Kou Tazoe, Gou Tanaka, Hiroyuki Nojiri, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      第2回国際シンポジウム「金属錯体化学の最前線」
    • 発表場所
      University of Tsukuba, University Hall and Gallery
    • 年月日
      2012-02-09
  • [学会発表] Intramolecular Electron Transfer in a Cyanide-bridged Fe-Co Hexanuclear Complex Exhibiting Slow Magnetic Relaxation2012

    • 著者名/発表者名
      Yuki Okamoto, Yoshihiro Sekine, Masayuki Nihei, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      第2回国際シンポジウム「金属錯体化学の最前線」
    • 発表場所
      University of Tsukuba, University Hall and Gallery
    • 年月日
      2012-02-09
  • [学会発表] Construction of chiral metal-assembled networks2012

    • 著者名/発表者名
      Kanae Sakai, Takuya Shiga, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      第2回国際シンポジウム「金属錯体化学の最前線」
    • 発表場所
      University of Tsukuba, University Hall and Gallery
    • 年月日
      2012-02-09
  • [学会発表] Controlled Intramolecular Electron Transfers in Cyanide-bridged Fe-Co Squares2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Sekine, Masayuki Nihei, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      第2回国際シンポジウム「金属錯体化学の最前線」
    • 発表場所
      University of Tsukuba, University Hall and Gallery
    • 年月日
      2012-02-09
  • [学会発表] シアン化物イオン架橋多核金属錯体における分子内電子移動制御と機能発現2012

    • 著者名/発表者名
      二瓶雅之
    • 学会等名
      東北大学G-COE「分子系高次構造体化学国際教育研究拠点」「金属錯体の固体物性科学最前線-錯体化学と固体物性物理と生物物性の連携新領域創成をめざして-」
    • 発表場所
      University of Tsukuba, University Hall and Gallery(招待講演)
    • 年月日
      2012-01-20
  • [学会発表] A network of Pd nanoparticles connected by π-conjugated molecular wires2011

    • 著者名/発表者名
      Fumichika Ijima, Takuya Shiga, Ryota Sato, Toshiharu Teranishi, Tadashi Sugawara, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      第1回国際シンポジウム「典型元素化学とπ電子化学のハイブリッド化」
    • 発表場所
      University of Tsukuba, University Hall and Gallery
    • 年月日
      2011-12-17
  • [学会発表] Novel Cyanide-bridged Fe-Co Molecular Square Exhibiting Thermally Induced Intramolecular Electron Transfers2011

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Kera, Yoshihiro Sekine, Norihisa Kimura, Masayuki Nihei, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      第1回国際シンポジウム「典型元素化学とπ電子化学のハイブリッド化」
    • 発表場所
      University of Tsukuba, University Hall and Gallery
    • 年月日
      2011-12-17
  • [学会発表] The Study on Mixed-Valence Nonanuclear Grid-Shaped Copper Complexes with Polypyridine Multidentate Ligands2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Sato, Risa Miya, Takuto Matsumoto, Tatsuya Onuki, Mao Noguchi, Takuya Shiga, Graham N.Newton, Masayuki Nihei, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      第1回国際シンポジウム「典型元素化学とπ電子化学のハイブリッド化」
    • 発表場所
      University of Tsukuba, University Hall and Gallery
    • 年月日
      2011-12-17
  • [学会発表] Application of Transition Metal Complexes to Cathode Materials of Rechargeable batteries2011

    • 著者名/発表者名
      Masataka Umehara, Yuko Iida, Masayuki Nihei, Masaharu Sato, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      第1回国際シンポジウム「典型元素化学とπ電子化学のハイブリッド化」
    • 発表場所
      University of Tsukuba, University Hall and Gallery
    • 年月日
      2011-12-17
  • [学会発表] Studies on the Spin States of Cyanide-bridged Decanuclear Cobalt-iron Cage Complexes2011

    • 著者名/発表者名
      Tamaki Tetsuka, Takuya Shiga, Yoshihiro Sekine, Graham Neil Newton, Masayuki Nihei, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      第1回国際シンポジウム「典型元素化学とπ電子化学のハイブリッド化」
    • 発表場所
      University of Tsukuba, University Hall and Gallery
    • 年月日
      2011-12-17
  • [学会発表] Studies on Multinuclear Complexes with Grid, Ring, and Helical structures2011

    • 著者名/発表者名
      Takuya Shiga
    • 学会等名
      The third European Conference on Molecular Magnetism (ECMM)
    • 発表場所
      University of Tsukuba, University Hall and Gallery
    • 年月日
      2011-11-22
  • [学会発表] Electron Transfer Coupled Spin Transition in a Cyanide-bridged Molecular Square Complex2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Sekine, Masayuki Nihei, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      3rd Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC3)
    • 発表場所
      India Habitat Center, New Delhi, India
    • 年月日
      2011-10-19
  • [学会発表] Controlled Electron Transfers in Cyanide-bridged Multi-nuclear Complexes2011

    • 著者名/発表者名
      Y Masayuki Nihei, Yoshihiro Sekine, Yuki Okamoto, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      3rd Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC3)
    • 発表場所
      India Habitat Center, New Delhi, India
    • 年月日
      2011-10-19
  • [学会発表] Magnetic Properties of Redox Controlled SMMs and Antiferromagnetic Rings2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Oshio
    • 学会等名
      3rd Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC3)
    • 発表場所
      India Habitat Center, New Delhi, India(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-18
  • [学会発表] The Contrasting Spin-Crossover Behavior of Two [2x2] Iron Grids2011

    • 著者名/発表者名
      Takuto Matsumoto, Takuya Shiga, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      3rd Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC3)
    • 発表場所
      India Habitat Center, New Delhi, India
    • 年月日
      2011-10-17
  • [学会発表] 混合原子価Cu(I/II)9核グリッド型錯体の研究2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤悠貴、宮理紗、松本卓士、大貫達也、野口真央、志賀拓也、Graham N.Newton、二瓶雅之、大塩寛紀
    • 学会等名
      第22回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(つくば市)
    • 年月日
      2011-09-22
  • [学会発表] 自己集積化により構築されるかご状錯体の磁気的相互作用に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      手塚瑶貴、志賀拓也、関根良博、Graham N.Newton、二瓶雅之、大塩寛紀
    • 学会等名
      第22回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(つくば市)
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] 金属多核錯体の電子状態制御に基づく多重安定性・多重応答性の発現2011

    • 著者名/発表者名
      二瓶雅之
    • 学会等名
      錯体化学会第61回討論会
    • 発表場所
      岡山理科大学(岡山市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-19
  • [学会発表] キラルなシアン化物イオン架橋鉄-コバルト一次元錯体における一次元鎖内電子移動と磁気的・電気的性質2011

    • 著者名/発表者名
      飯島史周、星野哲久、吉田典史、志賀拓也、二瓶雅之、中尾朗子、村上洋一、田中豪、野尻浩之、大塩寛紀
    • 学会等名
      錯体化学会第61回討論会
    • 発表場所
      岡山理科大学(岡山市)
    • 年月日
      2011-09-18
  • [学会発表] Unraveling the Self-Assembly of Heterometallic Clusters2011

    • 著者名/発表者名
      Graham N.Newton, Leroy Cronin, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      錯体化学会第61回討論会
    • 発表場所
      岡山理科大学(岡山市)
    • 年月日
      2011-09-18
  • [学会発表] 混合原子価グリッド型鉄四核錯体の合成とスピン転移2011

    • 著者名/発表者名
      松本卓士、志賀拓也、Graham N.Newton、二瓶雅之、大塩寛紀
    • 学会等名
      錯体化学会第61回討論会
    • 発表場所
      岡山理科大学(岡山市)
    • 年月日
      2011-09-18
  • [学会発表] トリシアノ錯体を用いた鉄-コバルト環状四核錯体の合成と物性2011

    • 著者名/発表者名
      解良庸介、関根良博、岡本佑樹、二瓶雅之、大塩寛紀
    • 学会等名
      錯体化学会第61回討論会
    • 発表場所
      岡山理科大学(岡山市)
    • 年月日
      2011-09-18
  • [学会発表] 錯体配位子テトラシアノ鉄(III)錯体の合成と集積化の研究2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤悠貴、Christoph Kruger、志賀拓也、大塩寛紀
    • 学会等名
      錯体化学会第61回討論会
    • 発表場所
      岡山理科大学(岡山市)
    • 年月日
      2011-09-18
  • [学会発表] 水素結合によるシアン化物イオン架橋環状FeCo4核錯体の集積化2011

    • 著者名/発表者名
      関根良博、二瓶雅之、大塩寛紀
    • 学会等名
      錯体化学会第61回討論会
    • 発表場所
      岡山理科大学(岡山市)
    • 年月日
      2011-09-17
  • [学会発表] 平面性ニッケル錯体の二次電池正極材料への応用2011

    • 著者名/発表者名
      楳原正敬、飯田祐子、二瓶雅之、佐藤正春、大塩寛紀
    • 学会等名
      錯体化学会第61回討論会
    • 発表場所
      岡山理科大学(岡山市)
    • 年月日
      2011-09-17
  • [学会発表] Intramolecular Electron Transfer in Cyanide-bridged Multi-nuclear Complexes2011

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nihei, Yoshihiro Sekine, Yuki Okamoto, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      14th Asian Chemical Congress 2011
    • 発表場所
      Queen Sirikit National Convention Center (Bangkok, Thai land)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-05
  • [学会発表] Metal complexes with Multi-bistability2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Oshio
    • 学会等名
      Ideenexpo2011
    • 発表場所
      Hannover, Germany(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-27
  • [学会発表] Coordination Programming Tovards Multi-bistable Metal Complexes2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Oshio
    • 学会等名
      14th IUPAC International Symposium on Macromolecular Complexes
    • 発表場所
      Helsinki, Finland(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-17
  • [学会発表] Metal complexes with Multi-bistability2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Oshio
    • 学会等名
      France-Japan Coordination Chemistry Symposium
    • 発表場所
      Rennes, France(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-28
  • [学会発表] Metal complexes with Multi-bistability2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Oshio
    • 学会等名
      94th Canadian Chemistry Conference and exhibition
    • 発表場所
      Montreal, Canada(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-05
  • [学会発表] コバルト-鉄かご状10核錯体の構造と磁性2011

    • 著者名/発表者名
      手塚瑶貴、志賀拓也、関根良博、Graham N.Newton、二瓶雅之、大塩寛紀
    • 学会等名
      新学術領域「配位プログラミング」第1回若手フォーラム
    • 発表場所
      東京大学理学部化学本館5階講堂
    • 年月日
      2011-05-20
  • [学会発表] シアン化物イオン架橋鉄-コバルト六核錯体におけるスピン転移と単分子磁石挙動2011

    • 著者名/発表者名
      岡本佑樹、関根良博、二瓶雅之、大塩寛紀
    • 学会等名
      新学術領域「配位プログラミング」第1回若手フォーラム
    • 発表場所
      東京大学理学部化学本館5階講堂
    • 年月日
      2011-05-20
  • [学会発表] 配位子変換によって電子状態制御が可能な鉄四核グリッド型錯体の研究2011

    • 著者名/発表者名
      松本卓士、志賀拓也、大塩寛紀
    • 学会等名
      新学術領域「配位プログラミング」第1回若手フォーラム
    • 発表場所
      東京大学理学部化学本館5階講堂
    • 年月日
      2011-05-20
  • [学会発表] シアン化物イオン架橋鉄-コバルト環状四核錯体における分子内電子移動制御2011

    • 著者名/発表者名
      関根良博、二瓶雅之、大塩寛紀
    • 学会等名
      新学術領域「配位プログラミング」第1回若手フォーラム
    • 発表場所
      東京大学理学部化学本館5階講堂
    • 年月日
      2011-05-20
  • [学会発表] 多段階状態変化を示す金属多核錯体の合成と物性2011

    • 著者名/発表者名
      志賀拓也
    • 学会等名
      新学術領域「配位プログラミング」第1回若手フォーラム
    • 発表場所
      東京大学理学部化学本館5階講堂(招待講演)
    • 年月日
      2011-05-20

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公開日: 2013-06-26  

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