研究課題
磁場・電場による小分子の配向制御は熱エネルギーに打ち勝てないために極めて難しいが、分子間相互作用により集合体を形成する特異な配位子と金属イオンを組み合わせることにより自己集合の過程を磁場により制御し初期段階で生成する微小な核の配向を制御することで、通常結晶成長が難しい準安定なネットワーク錯体(MOF)を創製することを目的とした。MOFの配位子のような小分子1分子では熱エネルギーに打ち勝つことができないため、まず集合体を形成する必要がある。2021年度は分子間相互作用により集合体を形成するカルボン酸基を有する配位子を新規に合成し様々な金属イオンと組み合わせることにより自己集合の過程を磁場により制御することを検討したが、様々な条件検討にもかかわらず室温付近では単結晶を得ることに成功していない。ゲル状になったり、微粉末としてすぐに沈殿してしまったり、固体が得られず配位子交換反応が進行しないなどの結果が得られた。80℃では無限に結合がつながったネットワーク構造を得ていることからMOFの形成のためにはカルボン酸配位子の場合どうしても配位交換のために活性化エネルギーが必要だからである。そこで2022年度ではカルボン酸配位部位の代わりにピリジン基を用いて室温で磁場の影響を検討したところ、明確に磁場の影響を確認することができた。まず、汎用のネオジウム磁石を用いて反応容器外部から容器内に磁場をかけ室温でMOF合成を検討したところ、磁場ありで結晶成長が促進されることを見出した。磁場下で結晶成長させた後、磁石を取り除き放置すると結晶が溶解し、再び磁場をかけると結晶が成長することを確認した。そこで、磁場あり・なしで結晶外形を顕微鏡で観察したところ異なる形の結晶が得られることを確認し、単結晶X線構造解析により構造を比較したところ配位子の配向が異なる構造が得られ、当初の目標を達成できた。
すべて 2023 2022
すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)
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