光応答性部位の相乗効果により高い光スイッチング特性を発現するプロトン伝導体の構築

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K20555
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0502:無機・錯体化学、分析化学、無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 青木 健太郎 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (00963810)
• 研究期間 (年度): 2022-08-31 – 2024-03-31
• キーワード: プロトン伝導 / 光機能性材料 / スイッチ / 異性化 / 協奏効果

研究成果の概要

本研究では、構造変化とpKa変化を誘起する光応答性部位を導入した配位子を用いた金属錯体を構築し、光照射前後のプロトン伝導度変化を検討した結果、二つの光応答性部位を同時に異性化させることで、10^5に至る高いオン・オフ比を可逆的に示すことを見出した。これは二つの光応答性部位の一方のみを異性化させた際のイオン伝導度のオン・オフ比をはるかに上回り、光応答性部位が協奏的に作用していることを明らかとした。

自由記述の分野

錯体化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では「複合化した光応答性部位の協奏効果」というコンセプトの下、合目的的に配位子・錯体を設計することでオン・オフ比10^5に至る電子スイッチングに匹敵する高いプロトン伝導度スイッチングを達成した点で意義深い。また、これらの知見は光駆動型イオンポンプなどの生態系やイオン伝導度の変調が電子伝導度に影響するイオントロニクスなど、分野横断的な波及効果も大きく、将来的にはイオンを媒体とした素子・回路開発への貢献も期待される。