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2012 年度 実施状況報告書

確率共鳴現象を利用した人工分子モーターの実現

研究課題

研究課題/領域番号 23655109
研究機関北海道大学

研究代表者

中村 貴義  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (60270790)

キーワード分子ローター / 一方向回転 / クラウンエーテル / 超分子
研究概要

強相関電子系を形成する単結晶内に超分子ローター構造を構築し、ブラウンラチェット機構による一方向回転の実現、およびエネルギー変換のための基礎物性評価を行うことを目標とし、以下の項目について順次検討を行う。1,2を期間内に達成することを目指すとともに、3,4の可能性を評価する。
1. 超分子ローター構造のパーツとしてキラルなクラウンエーテル等を用いることで、ノコギリ歯型ポテンシャルを導入する。(必要条件1)
2. 置換アニリニウム等、ダイポールをもつ回転子を導入し、外部電場により分子回転を摂動できる仕組みを用意する。(必要条件2)
3. 光学測定や熱力学測定を駆使して、一方向回転を検証する。
4. 分子回転に伴う磁性・電気伝導性の異常を評価し、それを端緒としてエネルギー変換素子構築への道筋を示す。
24年度までに、非対称ポテンシャルの導入およびダイポールを持つ回転子の導入を中心に検討を進めた。具体的には4つのキラルセンターを持っているdicyclohexano[18]crown-6のmeso体を用いて結晶内で歪ませることによりキラルな空間群を得ることを目指した。trans-syn-trans型のdicyclohexano[18]crown-6誘導体を新たに合成し、また、ダイポールを持つ回転子として、m-fluoroaniliniumを選び、結晶作製を行った。得られた結晶は、racemic twinであり、項目1を満足する可能性が高い。また、磁性との相関も示唆され、項目4についても足がかりが得られている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

4つの研究項目のうち、すでに項目1をほぼ達成している。また、これまでの研究から、現在用いている結晶は項目2を満ぞすする物と考えられる。また、磁性との相関も示唆され、項目4達成できる可能性が高い。

今後の研究の推進方策

24年度に引き続き得られた結晶の構造物性を評価する。racemic twin結晶の温度変化に伴う相転移と結晶構造の相関を検討する。結晶の極性変化をSHG測定等で追跡することで、キラルな構造が保たれることを確かめる。さらに、項目1の実現を確実にするために、キラルなdicyclohexano[18]crown-6であるtrans-anti-trans型の誘導体を合成し、結晶作製を進める。また、項目2を検証するため、既に得られている結晶の誘電率を測定し、外部電場により分子回転を摂動できる仕組みが整っていることを検証する。項目3についてその可能性を示すため、結晶の比熱等を詳細に検討する。また、項目4の可能性を示すため、高磁場下での誘電率測定に挑戦する。

次年度の研究費の使用計画

平成24年度未使用額については、平成24年度中に納品し、支払いが次年度になった消耗品の支払いに使用する。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Molecular Motion in Pyridazinium/Crown Ether Supramolecular Cation Salts of a Nickel Dithiolene Complex2013

    • 著者名/発表者名
      Z. Liu, K. Kubo, L. Lin, N. Hoshino, S. Noro, T. Akutagawa and T. Nakamura
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 42 ページ: 2930-2939

    • DOI

      10.1039/c2dt32542j

    • 査読あり
  • [雑誌論文] (3-Fluoro-4-methoxyanilinium)+([18]Crown-6) Supramolecular Cation Salt of Ferromagnetic [MnCrIIICrII(oxalate)3]-2013

    • 著者名/発表者名
      T. Endo, K.Kubo, M. Yoshitake, S. Noro, T. Akutagawa and T. Nakamura
    • 雑誌名

      Chem. Lett

      巻: 42 ページ: 137-139

    • DOI

      10.1246/cl.2013.137

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly Selective CO2 Adsorption Accompanied with Low-Energy Regeneration in a Two-Dimensional Cu(II) Porous Coordination Polymer with Inorganic Fluorinated PF6- Anions2013

    • 著者名/発表者名
      S. Noro, Y. Hijikata, M. Inukai, T. Fukushima, S. Horike, M. Higuchi, S. Kitagawa, T. Akutagawa and T. Nakamura
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 52 ページ: 280-285

    • DOI

      10.1021/ic301823j

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flexible cis-Cyclohexane-1, 4-diammonium Ion in Magnetic [Ni(dmit)2] Crystals2012

    • 著者名/発表者名
      Q. Ye, P. Shi, Z. Chen, T. Akutagawa, S. Noro and T. Nakamura
    • 雑誌名

      Euro. J. Inorg. Chem

      巻: 23 ページ: 3732-3739

    • DOI

      10.1002/ejic.201200099

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supramolecular Rotators of (Aniliniums)([18]crown-6) in Electrically Conducting [Ni(dmit)2] Crystals]2012

    • 著者名/発表者名
      N. Hoshino, Y. Yoshii, M. Aonuma, K.Kubo, T. Nakamura and T. Akutagawa
    • 雑誌名

      Inorg. Chem

      巻: 51 ページ: 12968-12975

    • DOI

      10.1021/ic302093b

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Structures and Magnetic Properties of (4,4’-phenylazophenyl)-diammonium(crown ethers)[Ni(dmit)2]2 Crystals2012

    • 著者名/発表者名
      N. Hoshino, K. Kubo, T. Nakamura and T. Akutagawa
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 41 ページ: 9297-9303

    • DOI

      10.1039/c2dt30807j

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cation-Anion Packing and Molecular Motion in (m-fluoroanilinium)(dibenzo[18]crown-6)[Ni(mnt)2]-(CH3CN)0.25 Crystals2012

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, N. Hoshino, K. Kubo, T. Nakamura and T. Akutagawa
    • 雑誌名

      CrystEngCommun

      巻: 14 ページ: 5235-5241

    • DOI

      10.1039/c2ce25493j

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Incorporation of Cationic Electron Donor of Ni-pyridyltetrathiafulvalene with Anionic Electron Acceptor of Polyoxometalate2012

    • 著者名/発表者名
      R. Tsunashima, T. Matsumoto, N. Hoshino, W. Niiho, M. Kimura, K. Kondo, Y. Suyama, Y. Nishioka, J. Kawamata, S. Noro, T. Nakamura, T. Akutagawa and K. Ishiguro
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 41 ページ: 10060-10064

    • DOI

      10.1039/c2dt30398a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Crystal Structure of a One-dimensional Cu(II) Coordination Polymer Bridged by Inorganic CH3SO3- Anions Using Werner-type Cu(II) Complexes as Building Blocks2012

    • 著者名/発表者名
      S. Noro, K. Kubo and T. Nakamura
    • 雑誌名

      Chem. Lett

      巻: 41 ページ: 772-773

    • DOI

      10.1246/cl.2012.772

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis, Crystal Structure, and Adsorption Properties of Werner-type Cu(II) Complex [Cu(CF3SO3)2(4-methylpyridine)4]2012

    • 著者名/発表者名
      S. Noro, K. Fukuhara, K. Kubo and T. Nakamura
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 41 ページ: 1314-1316

    • DOI

      10.1246/cl.2012.1314

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Phase Transitions Induced by Molecular Motions within an (anilinium)(L-tartrate) Ionic Molecular Crystal2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshii, N. Hoshino, T. Nakamura and T. Akutagawa
    • 雑誌名

      CrystEngCommun

      巻: 14 ページ: 7458-7495

    • DOI

      10.1039/c2ce25945a

    • 査読あり
  • [学会発表] Molecular Multiferroics Based on Supramolecular Rotators2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura, M. Yoshitake, K. Kubo and S. Noro
    • 学会等名
      8th IUPAC International Conference on Novel Materials and their Synthesis (NMS-VIII) & 22nd International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers (FCFP-XXII)
    • 発表場所
      西北大学・西安・中国
    • 年月日
      20121014-20121019
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-24  

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