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2013 年度 実績報告書

コロネンを用いたエキゾチック分子集合体の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 25288041
研究種目

基盤研究(B)

研究機関名城大学

研究代表者

吉田 幸大  名城大学, 農学部, 助教 (10378870)

研究分担者 前里 光彦  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60324604)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードコロネン / 多環芳香族炭化水素 / 電荷移動錯体 / 超伝導 / π-d相互作用 / 分子ローター / キャリア注入 / FET
研究概要

課題1) 電荷移動型分子ローターの開発
溶液法により作製した4種の1:1コロネン-TCNQ誘導体電荷移動(CT)錯体の結晶構造解析に成功した。重水素化コロネンを用いて作製した同形CT錯体の2H NMR測定を行い、結晶構造と分子回転挙動の相関について知見を得た。共昇華法により、2種の新規2:1コロネン-TCNQ誘導体CT錯体の開発にも成功した。いずれもDDA型交互積層構造を有しており、DA型交互積層構造を有する1:1錯体との回転挙動の違いについて調査中である。
課題2) 超伝導体の開発
電解酸化法により、6種の新規コロネン陽イオンラジカル塩の開発に成功した。用いた陰イオンの価数は-1価~-3価、幾何対称性はOhもしくはTdと多彩であり、いずれの塩も分離積層構造を有している。分子回転を示唆する異方的な温度因子は室温でも観測されず、100Kまで構造相転移は観測されなかった。現在、ラマン分光測定からコロネン分子の価数評価を行っている。電気伝導性ならびに磁性測定も進行中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

課題1) 電荷移動型分子ローターの開発
TCNQ誘導体を用いたコロネン電荷移動(CT)錯体については、作製条件を再検討することにより良質単結晶を得ることに成功し、結晶構造を解くことができた。これにより、測定済みの固体NMRスペクトルからシミュレーションしたコロネン分子の回転挙動を、結晶構造(分子間相互作用)の視点から検討することが可能になり、分子回転挙動の理解が格段に進んだ。コロネン以外の多環芳香族炭化水素を用いたCT錯体の開発にも着手しており、良質単結晶育成のノウハウを着実に蓄積している。特に、分離積層(回転相)と交互積層(凍結相)が共存した新しいタイプのamphidynamic crystalの開発に成功している。
課題2) 超伝導体の開発
世界初のコロネン陽イオンラジカル塩の開発(Eur. J. Inorg. Chem., 印刷中)に続き、積層構造を有するコロネン陽イオンラジカル塩、磁性金属イオンを含むコロネン陽イオンラジカル塩、完全+1価コロネン陽イオンラジカル塩の開発に成功した。これらはいずれも世界初の例であり、超伝導体探索において不可欠なパラメータである、(1)π電子伝導経路、(2)共役π分子の価数、に関して重要なモデル物質と言える。良質単結晶の作製手法のノウハウも着実に蓄積しており、電気伝導性、磁性といった物性評価も順調に進んでいる。DFT計算を駆使した、ラマンスペクトルによるコロネン分子の価数評価方法の確立にも着手している。
以上の理由から、本研究課題は申請時の計画以上に進展していると判断できる。

今後の研究の推進方策

課題1) 電荷移動型分子ローターの開発
コロネン含有電荷移動(CT)錯体の良質結晶の育成には共昇華法が有用であることが判明したため、今年度は昇華条件の最適化を行いながら、主にTCNQ誘導体とのCT錯体の単結晶育成を行う。結晶構造、すなわち分子間相互作用と分子回転挙動の相関についてさらなる知見を得る。プロペラ型π共役分子デカシクレンや湾曲型π共役分子コランニュレンについても、共昇華法を用いたCT錯体の単結晶育成を推進する。
課題2) 超伝導体の開発
前年度、6種の新規コロネン陽イオンラジカル塩の開発に成功した。今年度はこれらの電子物性(伝導性、磁性)について詳細に検討し、圧力印加等による超伝導発現を目指す。前年度から引き続き新規コロネン陽イオンラジカル塩の開発を推進するとともに、類似するサイズ・幾何構造を有する異価数陰イオンを化学的にドーピング(バンドフィリング制御)することによる電子物性制御も試みる。DFT計算を駆使しながら、ラマン分光測定によるコロネン分子の価数決定法の確立も目指す。

次年度の研究費の使用計画

少額であるため、次年度に繰り越すこととした。
試薬等の物品費として使用する。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Isotropic Three-Dimensional Molecular Conductor Based on Coronene Radical Cation2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshida, M. Maesato, Y. Kumagai, M. Mizuno, K. Isomura, H. Kishida, M. Izumi, Y. Kubozono, A. Otsuka, H. Yamochi, G. Saito, K. Kirakci, S. Cordier, C. Perrin
    • 雑誌名

      Eur. J. Inorg. Chem.

      巻: 2014 ページ: 3871-3878

    • DOI

      10.1002/ejic.201400119

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Metallic and Mott Insulating Spin-frustrated Antiferromagnetic States in Ionic Fullerene Complexes with Two-dimensional Hexagonal C60- Packing Motif2014

    • 著者名/発表者名
      D.V. Konarev, S.S. Khasanov, A. Otsuka, M. Maesato, M. Uruichi, K. Yakushi, A.F. Shevchun, H. Yamochi, G. Saito, R.N. Lyubovskaya
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 20 ページ: 7268-7277

    • DOI

      10.1002/chem.201304763

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Systematic Control of Hole-Injection Barrier Height with Electron Acceptors in [7]Phenacene Single-Crystal Field-Effect Transistors2014

    • 著者名/発表者名
      X. He, S. Hamao, R. Eguchi, H. Goto, Y. Yoshida, G. Saito, Y. Kubozono
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 118 ページ: 5284-5293

    • DOI

      10.1021/jp4107469

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Rotors of Coronene in the Charge-Transfer Solids2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshida, Y. Shimizu, T. Yajima, G. Maruta, S. Takeda, Y. Nakano, T. Hiramatsu, H. Kageyama, H. Yamochi, G. Saito
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 19 ページ: 12313-12324

    • DOI

      10.1002/chem.201300578

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Charge-Transfer Solids Using Nucleobase: Supramolecular Architectures Composed of Cytosine and [Ni(dmit)2] Assembled by Multiple Hydrogen Bonds and Heteroatomic Contacts2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshida, M. Maesato, M. Ishikawa, Y. Nakano, T. Hiramatsu, H. Yamochi, G. Saito
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 19 ページ: 12325-12335

    • DOI

      10.1002/chem.201300865

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exploration of Charge-Transfer Solids Utilizing Nucleobases: Nanoarchitectures by Hydrogen-Bonds in the Ionic Assemblies of Guanine and TCNQ Derivatives2013

    • 著者名/発表者名
      T. Murata, G. Saito, K. Nakamura, M. Maesato, T. Hiramatsu, Y. Yoshida
    • 雑誌名

      Cryst. Growth & Des.

      巻: 13 ページ: 2778-2792

    • DOI

      10.1021/cg400059h

    • 査読あり
  • [学会発表] ナノシート酸化物の直接合成と機能開拓2014

    • 著者名/発表者名
      陰山洋, 吉田幸大
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] コロネンを用いた等方的3次元π伝導体の開発2014

    • 著者名/発表者名
      吉田幸大, 前里光彦, 水野元博, 岸田英夫, 久保園芳博, 大塚晃弘, 矢持秀起, 齋藤軍治
    • 学会等名
      京都大学低温物質科学研究センター 第12回講演会・研究交流会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      20140210-20140210
  • [学会発表] スピン液体に隣接した圧力誘起超伝導2013

    • 著者名/発表者名
      前里光彦,平松孝章,吉田幸大,清水康弘,齋藤軍治,北川宏
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター
    • 年月日
      20131114-20131116
  • [学会発表] Novel π-d Conductors in the Dimensional Crossover Region2013

    • 著者名/発表者名
      M. Maesato, G. Kawaguchi, H. Kitagawa, T. Imakubo, A. Kiswandhi, D. Graf, J.S. Brooks
    • 学会等名
      ISSMM2013
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      20131104-20131108
  • [学会発表] 新規スピン液体の圧力誘起超伝導2013

    • 著者名/発表者名
      前里光彦,平松孝章,吉田幸大,齋藤軍治,北川宏
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      20130925-20130928
  • [学会発表] 四面体陰イオンを用いた新規ET系量子スピン液体の開発2013

    • 著者名/発表者名
      吉田幸大, 伊東裕, 前里光彦, 清水康弘, 平松孝章, 齋藤軍治
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      20130924-20130927
  • [学会発表] First κ-Type ET Salt Formed with Tetrahedral Anion2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshida, H. Ito, M. Maesato, Y. Shimizu, T. Hiramatsu, G. Saito
    • 学会等名
      ISCOM2013
    • 発表場所
      カナダ・モントリオール
    • 年月日
      20130714-20130719
  • [学会発表] Anomalous Magnetotransport in DIETSe salts2013

    • 著者名/発表者名
      M. Maesato, G. Kawaguchi, H. Kitagawa, T. Imakubo, G. Saito,A. Kiswandhi, D. Graf, J.S. Brooks
    • 学会等名
      ISCOM2013
    • 発表場所
      カナダ・モントリオール
    • 年月日
      20130714-20130719
  • [備考] 教員情報(吉田)

    • URL

      https://kyoinjoho.meijo-u.ac.jp/search/profile/ja.3e6943b6d3ebcc9b.html

  • [備考] 教員情報(前里)

    • URL

      http://www.kuchem.kyoto-u.ac.jp/organization/member/maesato.html

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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