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2023 年度 実績報告書

マグネシウムイオン含有配位高分子におけるゲスト誘起超イオン伝導現象の機構解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K05089
研究機関東京理科大学

研究代表者

貞清 正彰  東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 准教授 (40635885)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードイオン伝導 / マグネシウムイオン / 配位高分子
研究実績の概要

本研究では、マグネシウムイオン含有配位高分子におけるゲスト誘起超イオン伝導現象について、その発現機構を解明することを目指している。ゲスト誘起超イオン伝導の発現機構について、現在仮説として「細孔内のマグネシウムイオンがゲスト分子と錯体を形成することにより、配位高分子の骨格とマグネシウムイオンとの静電相互作用が抑えられ、マグネシウムイオンの移動度が向上する」と申請者らは提唱しており、本研究では、この仮説が正しいことを検証し、更なる高イオン伝導性を示す化合物を合成するため、ゲスト誘起イオン伝導性におけるゲスト分子のサイズ依存性およびホスト骨格の細孔サイズ依存性を明らかにすることを目的としている。本研究にて、様々な配位高分子を母骨格として用いることにより、イオン伝導経路の形状と細孔径を変更した新たなマグネシウムイオン伝導性配位高分子の合成・同定を行うとともに、それらのゲスト分子存在下でのイオン伝導特性の評価を行ったところ、細孔の次元性と細孔サイズがともにこれまでの試料よりも大きな母骨格を用いた場合、イオン伝導度が劇的に向上することがわかり、構造とイオン伝導性に明確な相関があることを明らかとした。また、得られた化合物それぞれについて様々な分子サイズを持つゲスト分子の蒸気下でイオン伝導度を評価したところ、イオン伝導度は概ねゲスト分子のサイズに依存することを明らかとした。これらの結果から、提唱していた仮説が支持されることがわかった。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] High Mg2+ Conduction in Three Dimensional Pores of a Metal-Organic Framework under Organic Vapors2023

    • 著者名/発表者名
      Kouhei Aoki, Kenichi Kato, Masaaki Sadakiyo
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 52 ページ: 15313-15316

    • DOI

      10.1039/D3DT00768E

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] イオン交換によりマグネシウムイオンを導入した結晶性アニオン性配位高分子の合成とイオン伝導性2024

    • 著者名/発表者名
      丹羽真太郎、貞清正彰
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会
  • [学会発表] 配位高分子を用いた新規カルシウムイオン伝導体の創出2024

    • 著者名/発表者名
      江利川貴大、貞清正彰
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会
  • [学会発表] マグネシウムイオンを導入したアニオン性配位高分子の合成とイオン伝導度の系統的比較2023

    • 著者名/発表者名
      丹羽真太郎、貞清正彰
    • 学会等名
      錯体化学会第73回討論会
  • [学会発表] 配位高分子中でのゲスト誘起イオン伝導における伝導経路の最適化による新規超多価イオン伝導体の創出2023

    • 著者名/発表者名
      江利川貴大、貞清正彰
    • 学会等名
      錯体化学会第73回討論会
  • [学会発表] マグネシウムイオンを含有するアニオン性配位高分子の合成とイオン伝導度の系統的比較2023

    • 著者名/発表者名
      丹羽真太郎、貞清正彰
    • 学会等名
      第17回分子科学討論会
  • [学会発表] 大細孔径の配位高分子中におけるゲスト誘起超マグネシウムイオン伝導機構の検証2023

    • 著者名/発表者名
      江利川貴大、貞清正彰
    • 学会等名
      第17回分子科学討論会
  • [学会発表] Superionic Conduction of Multivalent Ions in Metal-Organic Frameworks2023

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Sadakiyo
    • 学会等名
      6th World Chemistry Conference and Exhibition (WCCE-2023)
    • 招待講演
  • [学会発表] 配位高分子中におけるゲスト誘起超マグネシウムイオン伝導2023

    • 著者名/発表者名
      貞清正彰
    • 学会等名
      東京大学物性研究所2023年度前期客員所員講演会
    • 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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