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昨年度までに、テトラチアフルバレン誘導体のアンモニウム塩およびブレンステッド酸塩が電気伝導性のみならず、巨大熱電応答や誘電性、磁性、光伝導性などの多彩な物性を創出することを明らかに致しました。そのうち、この化合物群の最も基本的な疑問である「通常電気の流れない閉殻分子でなぜ電気伝導性が発現するのか?」に対して、この物質のキャリア発生機構に着目して、合成、分光、X線結晶構造解析、理論計算により詳細な検討を行いましたところ、この一連の集合体がテトラチアフルバレン骨格の中心二重結合へのプロトン付加をきっかけとした電子移動反応によってラジカルが発生し、これが集合体中に電子状態的に埋め込まれることによって安定化されること(擬似閉殻配置)が伝導性発現の鍵を握っていることを見出すに至りました。また、熱電応答や誘電性、磁性において巨大同位体効果が確認され、分子集合体をつなぐ役割を果たす水素結合が物性発現に大きな影響を与えていること見いだしました。カウンターイオンを変化させた誘導体についても伝導性などの物性、およびシンクロトロン光を用いたX線結晶構造解析を行い、水素結合ネットワークの違いが創出する物性に大きな影響を及ぼしていることを明らかにしました。本系で採用している静電的水素結合(塩橋)が擬似閉殻配置を有する有機電子材料創製に有効であることを示すために、テトラチアフルバレン以外の分子(アズレン誘導体)の塩についても同様の検討を行いました。その結果、スピン濃度は低いもののラジカルが系中に発生していることから、本研究にて提案した方法論(プロトン移動を伴う水素結合ネットワークを利用したラジカル分子の埋め込み現象)にはある程度の一般性があることを見出しました。(東京大学TLO国際特許出願)
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