| 研究課題/領域番号 |
18H01949
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
中村 貴義 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (60270790)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 超分子 / 誘電性 / プロトン移動 / 磁性 / 極性結晶 |
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| 研究実績の概要 |
極めてフレキシブルな構造を分子中心部に持ち、周辺部に堅くかつ分子間相互作用可能が可能なフェニレン基を有する分子シントンである、dibenzo[24]crown-8に基づく超分子構造を中心に検討を進めた、開殻分子である[Ni(dmit)2]アニオンのカウンターカチオンとして、4,4'-bipyridineのモノプロトン化体とdibenzo[24]crown-8からなる超分子構造を導入したところ、クラウンエーテルが形成するチューブ内に4,4'-bipyridineとプロトンからなる一次元水素結合鎖が形成し、全体として擬ロタキサン構造が構築された。結晶は相転移を示し、高温で回転していたピリジン環が低温で運動を停止するとともに、[Ni(dmit)2]アニオンの配列に摂動を加えたため、結晶の絶縁化が見られた。分子運動と伝導性が強く結合していることが示唆された。さらに、[Ni(dmit)2]アニオン配列は極低温で強磁性的な相互作用を示し、フレキシブルな超分子構造の運動に基づく多機能制御を実現することができた。また、他の複素環カチオンと大環状クラウンエーテルからなる超分子構造からなる結晶についても検討を進め、有望な系を見いだしつつある。これらについては次年度に構造と物性の詳細を明らかにする予定である。
また、超分子カチオンを用いた結晶の対称性制御と、対称性に基づく機能開拓を進めた。モデル物質として、[MnCr(oxalate)3]アニオンからなる二次元ハニカム構造に注目した。このハニカム構造は低温で強磁性転移を示すことが知られている。二次元ハニカム層間にbenzo[18]crown-6とアニリニウム誘導体からなる超分子構造を導入し、極性結晶を得る試みを開始した。予備実験から、焦電性を示す可能性のある結晶が得られ、今後、詳細に検討する予定である。
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| 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
dibenzo[24]crown-8に基づく超分子構造については、結晶内での分子運動とその停止に伴う相転移、相転移に付随した伝導性の制御、さらには低温での強磁性発現など、フレキシブルな超分子構造の運動に基づく多機能制御を実現することができた。また、他の複素環カチオンを用いた結晶についても有望な系が見いだされており、今後の検討により新たな機能性の開拓が期待できる。さらに、強磁性を示す[MnCr(oxalate)3]アニオンに超分子構造を導入したところ、超分子構造に基づく結晶構造制御の可能性を示唆する結果が得られ、今後の検討によりマルチフェロイック性等への展開のための端緒が得られている。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究は順調に進んでおり、今後も予定通りの進捗を図る。dibenzo[24]crown-8の系については物質の多様化を図るとともに新たな機能性を探索する。強磁性を示す[MnCr(oxalate)3]アニオンの系については、焦電性と強磁性の共存に基づく物性発現を精査するとともに、マルチフェロイック性への展開を図る。
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