| 研究課題/領域番号 |
18K14232
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
吉田 将己 北海道大学, 理学研究院, 助教 (20712293)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 錯体化学 / 刺激応答性材料 / スピン状態 / 薄膜 |
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| 研究実績の概要 |
本課題では、外部刺激により色調と磁気特性を同時に変化させる金属錯体を開発するとともに、これを薄膜化することで迅速・高感度でガスや蒸気を検出するセンサー材料を開発することを目標としている。
本年度は、目的とする物性の発現を目指し、同種金属および異種金属からなる配位高分子群の合成に成功した。これらの錯体は狙い通り蒸気分子への曝露によって色調を変化させることを見出した。また、これらについて放射光を用いたX線回折実験により蒸気曝露にともなう構造変化を追跡するとともに、磁化率測定により磁気特性の変化を追跡した。その結果、いずれの錯体についても蒸気分子の吸脱着にともなう顕著な構造変化がみられたが、一方で磁気特性の変化がみられた錯体は一部にとどまった。このように、系統的に類似した骨格を有しながらも磁気特性に大きな違いを見せる錯体群が得られたことから、目標とする刺激応答材料を自在に合成するための構造―物性相関が得られたといえるため、次年度以降は下記のようにより詳細な測定を用いて解析を行っていく予定である。なお、本年度は予備的な検討として蒸気応答性の銅錯体を薄膜化することにも成功している。
なお、本成果は国際純正・応用化学連合（IUPAC）主催の国際会議International Congress on Pure & Applied Chemistry Langkawi 2018にて口頭発表し世界に向けて発信するとともに、磁気物性を専門とする世界の研究者と議論を行った。
以上のように、2018年度は蒸気に応答して色調を変化させる新規金属錯体群を創製するとともに、これらの磁気特性を測定することで構造－物性相関を議論するための興味深い知見を得た。
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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
2018年度までに、異種金属・同種金属からなる蒸気応答性金属錯体群の系統的な合成に成功している。これを詳細に解析していくことにより、色調と磁気物性を自在に制御するための分子設計指針が得られると期待される。以上のように、本研究は目的とする新奇な外部刺激応答性の機能材料の開拓に向けて順調に進展しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
前項までに述べたように、これまでの研究で蒸気応答性の金属錯体群を系統的に合成することに成功し、これらが配位子の分子構造によって磁気物性への応答性を大きく変化させることを見出している。そこで2019年度は、これらの錯体群の詳細な解析に取り組む。まずは放射光を用い、X線吸収微細構造（XAFS）測定により蒸気応答前後の電子状態や配位構造の変化をより詳細に解明する。また、in-situ粉末X線回折とRietveld解析を用いて蒸気圧と分子構造との相関についても検討したい。これらの放射光を用いた測定については共同研究者との打ち合わせも進めている。また、前年度に得られた予備的な知見をもとに、これらの錯体群の薄膜化についても取り組んでいきたい。
これらを磁気測定結果とともに詳細に比較検討することで、年度内には構造－物性相関を得るための指針が得られると見込んでいる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
目的とする金属錯体群の合成が当初予定していたよりもスムーズに進めることができた。そのため、実験条件検討等のための合成用消耗品の費用を節約できた。
2019年度以降の使用計画としては、前項までに記載しているように2019年度は物性解析に注力する予定のため、高純度溶媒や高純度ガス、液体ヘリウム等の測定用消耗品・物品等を購入するために使用する予定である。
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