生体分子を利用した機能性固体科学の創成

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11640559
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 北川 宏 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助手 (90234244)
• キーワード: 生体機能分子 / クラスター錯体 / 混合原子価 / 水素結合 / バンド・フィリング制御 / 電荷移動錯体 / 分子性導体 / 金属錯体

研究概要

(1)多核混合原子価クラスターをユニットとする電導体の開拓:金属錯体の単核骨格を二核、三核へと多核化しユニット内における電荷分布の自由度を上げることにより、動的な価数揺動・スピン揺動・負U相互作用に起因する格子揺動あるいは非線形な励起を引き起こし、これらゆらぎ効果により新しい電子相、相転移の創製を目指した。具体的には、電子伝達作用を担うフェレドキシンに含まれる硫黄-鉄クラスターに着目した。クラスター内にFe(II)-Fe(III)の混合原子価状態があり、且つFeサイトにスピンが存在するので、強いスピン-電荷-格子結合系として期待される。また、裸のS原子が存在するので、波動関数の分子間へのしみだし効果が期待される。主に各種有機ドナーとハイブリッド化させた錯体の合成を試みた。新規キノリノール錯体Fe4q8を得た。
(2)水素結合をユニットとする電導体の開拓:有機電荷移動錯体、低次元伝導性遷移金属錯体などによって創造された多彩な電子状態を水素結合を介して有機的に結合させて、d-π電子系において電子-水素相互作用に基づく新しい競合状態・融合状態を創成し、新しい機能性・物性の創出を探った。ゆらぎを積極的に導入する手法として、プロトン濃度の調節による伝導カラムへのユニークなキャリアードーピングを用いた。具体的には、水素吸蔵/放出可能な酸-塩基性を有するオキシム系金属錯体カラムと電気伝導性を担う有機アクセプタ-カラムとが水素結合により分離積層する系を対象とし、水素ドーピングによるバンドフィリング制御を可能にした。
(3)フラビン酵素をユニットとする電導体の開拓:生体内電子伝達系や酸化還元系等に関与する生体機能分子であるフラビンを活用し、動的相互作用の新しい競合状態・融合状態を創製し、生体系に固有なゆらぎ効果に基づく新電子相、新機能の創出を探った。主にフラボキノンを用いて、銅、銀、金、白金、パラジウム、ニッケルとの錯体の合成を試みた。フラボキノンはアクセプター性を示す架橋配位子なので、混合原子価を示す電導性配位高分子の新規合成が期待されたが、現在までのところ、新規化合物を得るに至ってない。

研究成果

• [文献書誌] Hiroshi Kitagawa: "Valence Transition with Charge Ordering in a Conductive MMX-Chain Complex"Coord.Chem.Rev.. 190-192. 1169-1184 (1999)
• [文献書誌] Hiroshi Kitagawa: "Charge Ordering with Lattice Distortions in a Conductive MMX-Chain Complex"J.Am.Chem.Soc.. 121. 10068-10080 (1999)
• [文献書誌] Hiroshi Kitagawa: "The Valence Transition in a Conductive MMX-Chain System,Pt2(dta)4I"Synthetic Metals. 103. 2151-2152 (1999)
• [文献書誌] Hiroshi Kitagawa: "^<129>I Mossbauer Spectroscopic Study in a MMX-Chain System"Synthetic Metals. 103. 2159-2160 (1999)
• [文献書誌] Masahiro Yamashita: "Charge Fluctuation in MMX Chain Compounds,A4[Pt2(pop)4I]・nH2O"J.Am.Chem.Soc.. 121. 2321-2322 (1999)
• [文献書誌] Hiroshi Kitagawa: "Valence Localization and Its Ordering in a Mixed-Valence MMX-Chain Complex"Mol.Cryst.Liq.Cryst. (印刷中). (1999)
• [文献書誌] 三谷 洋興: "高圧力の科学と技術"日本高圧力学会. 8 (2000)