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2023 年度 実績報告書

分子内電子移動を起源とする新機構焦電・強誘電物質の開発と特性解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K05086
研究機関九州大学

研究代表者

金川 慎治  九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (20516463)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード外場応答性 / 分子磁性 / 極性結晶 / 非対称複核錯体 / 光誘起焦電流
研究実績の概要

課題①「キラリティを用いた非対称, 擬対称分子結晶の作成と合成的手法による機能制御」について, 以下の2点を検討した。
①-1:これまでに第4周期元素(Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Ga)の組み合わせに限られていた異核複核錯体分子を拡張することを目的とし, 第4周期外元素を用いた異核複核錯体の合成を試みた。結果, AlとRh, Inを導入したコバルトとの異核複核錯体[AlCo], [CoRh]および[CoIn]錯体の合成に成功した。これらについて磁気測定を実施した。[AlCo]は280 K, [CoRh]では225 Kを中心としたヒステリシスを伴った磁化率の変化がみられ, 原子価互変異性(VT)を示すことを明らかにした。
①-2:対となるエナンチオマーをそれぞれ配位子とした金属の異なる単核錯体を共結晶とすることにより, 疑似ラセミックな極性結晶を得ることに成功した。具体的には[Co(R-L)](R-Lはキラル配位子LのR体)と[Ga(S-L)]または[Zn(S-L)]を1:1で混合し, 共結晶を作成した。もともとラセミ配位子の錯体[Co(rac-L)]は空間群C2/cの中心対称構造で結晶化していたが, 今回異種金属を混合することで鏡面対称性が失われ, 極性空間群C2で結晶化した極性共結晶を得た。加えて[Co(R-L)]がVT錯体であったことから, バルクな極性スイッチを示す結晶を得ることに成功した。
課題②「分子内電子移動に基づく焦電・強誘電特性の評価と新物性」について, 昨年度までに合成に成功していた[CoGa]錯体について, 開発・改良した光焦電測定サンプルマウントを用いることでより詳細な測定結果を得ることに成功した。光誘起準安定状態のトラップと緩和を利用した分極の光スイッチ及び焦電流の発生を新たな光―電気エネルギー変換機構として発表した。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Polar Crystals Using Molecular Chirality: Pseudosymmetric Crystallization toward Polarization Switching Materials2024

    • 著者名/発表者名
      Kanegawa Shinji、Wu Shu-Qi、Zhou Ziqi、Shiota Yoshihito、Nakanishi Takumi、Yoshizawa Kazunari、Sato Osamu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1021/jacs.4c02882

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photo-induced valence tautomerism and polarization switching in mononuclear cobalt complexes with an enantiopure chiral ligand2024

    • 著者名/発表者名
      Xu Wen-Huang、Huang Yu-Bo、Zheng Wen-Wei、Su Sheng-Qun、Kanegawa Shinji、Wu Shu-Qi、Sato Osamu
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 53 ページ: 2512~2516

    • DOI

      10.1039/d3dt03915c

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrically Detectable Photoinduced Polarization Switching in a Molecular Prussian Blue Analogue2023

    • 著者名/発表者名
      Huang Yu-Bo、Li Jun-Qiu、Xu Wen-Huang、Zheng Wenwei、Zhang Xiaopeng、Gao Kai-Ge、Ji Tianchi、Ikeda Taisuke、Nakanishi Takumi、Kanegawa Shinji、Wu Shu-Qi、Su Sheng-Qun、Sato Osamu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 146 ページ: 201~209

    • DOI

      10.1021/jacs.3c07545

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetoelectricity Enhanced by Electron Redistribution in a Spin Crossover [FeCo] Complex2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Xiaopeng、Xu Wen-Huang、Zheng Wenwei、Su Sheng-Qun、Huang Yu-Bo、Shui Qirui、Ji Tianchi、Uematsu Mikoto、Chen Qian、Tokunaga Masashi、Gao Kaige、Okazawa Atsushi、Kanegawa Shinji、Wu Shu-Qi、Sato Osamu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 145 ページ: 15647~15651

    • DOI

      10.1021/jacs.3c02977

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Energy conversion and storage via photoinduced polarization change in non-ferroelectric molecular [CoGa] crystals2023

    • 著者名/発表者名
      Sadhukhan Pritam、Wu Shu-Qi、Kanegawa Shinji、Su Sheng-Qun、Zhang Xiaopeng、Nakanishi Takumi、Long Jeremy Ian、Gao Kaige、Shimada Rintaro、Okajima Hajime、Sakamoto Akira、Chiappella Joy G.、Huzan Myron S.、Kroll Thomas、Sokaras Dimosthenis、Baker Michael L.、Sato Osamu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 ページ: 3394

    • DOI

      10.1038/s41467-023-39127-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 原子価互変異性を示す複核錯体分子結晶の磁気及び電気物性2023

    • 著者名/発表者名
      金川 慎治,プリタム サドゥカーン,佐藤 治
    • 学会等名
      第17回分子科学討論会2023

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公開日: 2024-12-25  

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