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2014 年度 実績報告書

一方向プロトン輸送ナノ薄膜の創製

研究課題

研究課題/領域番号 26248019
研究機関京都大学

研究代表者

北川 宏  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90234244)

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)
大坪 主弥  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (90601005)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード金属錯体化学 / 無機固体化学 / ナノ化学
研究実績の概要

細孔空間の制御を目的としてピラー配位子をピラジンから4,4'-ビピリジンに置換した系について結晶配向性ナノ薄膜を構築し構造について検討した。まず、金基板上に4-メルカプトピリジンを用いた自己組織化単分子膜を形成させた。次に-60℃の条件下でlayer-by-layer法を用いてFe(BF4)2・6H2O、(TBA)2[Pt(CN)4] (TBA = tetra-n-butylammonium)、4,4'-ビピリジンのエタノール溶液に基板を順に浸漬する操作を繰り返すことにより、目的のFe(bpy)[Pt(CN)4] (bpy = 4,4’-bipyridine) ナノ薄膜を作製した。ラマン分光測定から、pyridine環由来、及びCNの伸縮振動に帰属されるモードがバルクと同様に観測され、目的のFe(bpy)[Pt(CN)4]ナノ薄膜が形成されていることが明らかとなった。さらに、放射光を用いて基板に垂直(面外)、平行(面内)方向のX線回折測定を行ったところ、面外、面内方向でそれぞれ独立な回折パターンが観測されたことから、得られたナノ薄膜が結晶配向性を有していることがわかった。ゲスト分子の導入に伴ってナノ薄膜が示す構造変化について、X線回折法によるその場観察を行い、その挙動を明らかにした。

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

Layer-by-Layer法を使用して種々の結晶配向性MOF薄膜の構築に成功し、X線回折実験と吸着実験からその構造について明らかにすることに成功した。また、本年度は目的の一つであった異種のフレームワークを接合させた新規結晶配向性MOF薄膜の構築にも成功し、特異な物性を観測することに成功した。この結果は研究課題である一方向のプロトン輸送に向けた重要な成果であると考えている

今後の研究の推進方策

計画が予定通り順調に進んでいるので、予定していなかった内容も計画に盛り込んで、取り組む予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Control of Crystalline Proton-conducting Pathways by Water-induced Transformations of Hydrogen-bonding Networks in a Metal-Organic Framework2014

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Sadakiyo, Teppei Yamada, Kyohei Honda, Hiroshi Matsui, Hiroshi Kitagawa
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 136 ページ: 7701-7707

    • DOI

      10.1021/ja5022014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancing Proton Conduction in 2D Co-La Coordination Frameworks by Solid State Phase Transition2014

    • 著者名/発表者名
      Song-Song Bao, Kazuya Otsubo, Jared M. Taylor, Zheng Jiang, Li-Min Zheng, Hirohsi Kitagawa
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 136 ページ: 9292-9295

    • DOI

      10.1021/ja505916c

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Design and Electronic Properties of Halogen-Bridged Mixed-Valence Ladder Systems with Even Numbers of Legs2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Otsubo and Hiroshi Kitagawa
    • 雑誌名

      CrystEngComm.

      巻: 16 ページ: 6277-6286

    • DOI

      10.1039/C4CE00634H

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proton Dynamics of Two Dimensional Oxalate-Bridged Coordination Polymers2014

    • 著者名/発表者名
      atoshi Miyatsu, Maiko Kofu, Atsushi Nagoe, Takeshi Yamada, Masaaki Sadakiyo, Teppei Yamada, Hiroshi Kitagawa, Madhusudan Tyagi, Victoria G. Sakai, Osamu Yamamuro
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 16 ページ: 17295-17304

    • DOI

      10.1039/C4CP01432D

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrogen storage in Pd nanocrystals covered with a metal-organic framework2014

    • 著者名/発表者名
      Guangqin Li, Hirokazu Kobayashi, Jared M. Taylor, Ryuichi Ikeda, Yoshiki Kubota, Kenichi Kato, Masaki Takata, Tomokazu Yamamoto, Shoichi Toh, Syo Matsumura, Hiroshi Kitagawa
    • 雑誌名

      Nature Materials

      巻: 802-806 ページ: 802-806

    • DOI

      10.1038/nmat4030

    • 査読あり
  • [学会発表] Elements Strategy for New Nano-Materials2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kitagawa
    • 学会等名
      EMN Fall Meeting
    • 発表場所
      Double Tree by hilton Hotel Orland, USA
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-22
    • 招待講演
  • [学会発表] プロトニクスと結晶2014

    • 著者名/発表者名
      北川 宏
    • 学会等名
      日本結晶学会
    • 発表場所
      東京大学・本郷キャンパス
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Functional Materials on the Basis of Elemental Strategy2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kitagawa
    • 学会等名
      97th Canadian Chemistry Conference & Exhibition
    • 発表場所
      Vancouver Convention Cwntre, Vancouve Canada
    • 年月日
      2014-06-05 – 2014-06-05
    • 招待講演
  • [学会発表] Functional Materials on the Basis of Elemental Strategy2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kitagawa
    • 学会等名
      E-MRS 2014 Spring Meeting
    • 発表場所
      Congress Center, Lille France
    • 年月日
      2014-05-29 – 2014-05-29
    • 招待講演
  • [学会発表] Creation of the Functional Materials on the Basis of the Inter-Element-Fusion Strategy2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kitagawa
    • 学会等名
      The 1st Japan-Italy Joint Symposium on Materials for Efficient Utilization of Elements
    • 発表場所
      palazzo Vendramin, Venice Italy
    • 年月日
      2014-05-18 – 2014-05-18
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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