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近年、ボトムアップ合成を基盤とした金属-有機ナノチューブ(MONTs)の創製に成功した。このMONTsにおいては、疎水性内空間に捕捉された水分子がバルク状態とは異なる特異なクラスター構造を形成し、高プロトン伝導性を示すことなどを明らかにした。一方で、非常に狭い疎水性空間内に閉じ込められた水分子がバルク状態とは全く異なる相挙動や非常に高いプロトン伝導性を示すことについて古くから関心が集まっているものの、その実証についてはカーボンナノチューブを含め理論的側面のみが先行しており、実験的な実証に乏しい。本研究課題においては実験的なボトムアップ合成に立脚したプロトン伝導性MONTsのライブラリ構築、直径数ナノメートル以下の狭い疎水性内空間で実現する高速プロトン輸送現象を中心とした機能材料創成、輸送機構の解明と材料設計指針を得ることを目的とした。
最終年度となる2021年度では、スルフィド部位を有する有機配位子からなる新規MONTを合成しその構造を明らかにすることに成功した。また、本MONT内で特異な価数秩序状態が実現していることをX線構造解析と分光測定から明らかにした。さらには、界面活性剤アニオンを対アニオンとして用いたMONTについては、透過型電子微鏡(TEM)観察から特異なバンドル構造が観測され、さらには有機溶媒に分散させた試料をシリコン基板上にキャストして得られた薄膜試料では、原子間力顕微鏡(AFM)観察により、濃度に依存した特異な表面構造を観測することに成功した。
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