超分子ローターによる金属錯体の相転移制御

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26410064
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 星野 哲久 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (30551973)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 金属錯体 / 分子磁性体 / 柔粘性結晶

研究実績の概要

本研究ではスピンクロスオーバーや電荷移動誘起スピン転移を示す金属錯体と、球状骨格をもつ固体分子ローターを複合化することにより、固体内分子運動の励起による錯体の電子状態の制御を目的として以下の研究を行った。
a）モデル錯体として、シンプルな金属イオンに球状骨格をもつローター配位子（キヌクリジン）が直接配位した錯体を合成し、その固体内分子運動について検討を行った。また同時に、球状配位子のアンモニウム塩（キヌクリジウムイオン）をカウンターイオンにもつ金属錯体についても検討を行った。その結果、中性錯体である前者はキヌクリジン単体よりも低い温度で固体内回転運動が励起されたのに対し、イオン結晶である後者では高温でも回転運動は励起されなかった。また分子ローターを塩素化することで極性を付加した錯体についても検討を行ったが、回転運動は全く励起されなかった。以上の結果について学会発表を行ったほか、現在投稿論文の準備中である。
b）検討（a）の結果をもとに、原子価互変位性を示すコバルト２価中性錯体に対して分子ローター配位子の導入を試みたところ、常温で回転運動が励起された錯体の合成に成功し、また関連する分子ローターをもつ多核錯体を得た。研究期間内に十分な純度をもつサンプルを得ることはできなかったが、原子価互変位性錯体と分子ローターの複合化に関して基盤となる研究成果を得たため、最終年度に導入したグローブボックスを活用して検討を継続する予定である。
c) 既報のスピンクロスオーバー錯体のカウンター交換による分子ローターとの複合化について研究を行ったが、錯体のアダマンタンアンモニウム塩やキヌクリジニウム塩の結晶性が芳しくないことや、得られた結晶において分子内固体運動が発現しづらいことが判明した。検討（a）よりイオン性結晶では励起温度が高くなることが予想され、耐熱温度の低い金属錯体に適さなかったといえる。

研究成果

• [雑誌論文] Electronic and crystal structures of 1,2,3-triazole-fused p-benzoquinone derivatives (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Sato, T. Takeda, N. Hoshino, T. Akutagawa
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 19 ページ: 910-917
  • DOI: 10.1039/C6CE02167K
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solid-state structure and electronic states of hydrogen-bonded dimer of pyridyl-substituted tetrathiafulvalene salted with PF6- (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Kanetou, Ryo Tsunashima, Norihisa Hoshino, Tomoyuki Akutagawa
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 7 ページ: 6236-6241
  • DOI: 10.1039/C6RA27814K
  • 査読あり
• [雑誌論文] A giant negative magnetoresistance effect in an iron tetrabenzoporphyrin complex (2016)
  • 著者名/発表者名: Miki Nishi, Mitsuo Ikeda, Akinori Kanda, Noriaki Hanasaki, Norihisa Hoshino, Tomoyuki Akutagawa, Masaki Matsuda
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 45 ページ: 16604-16609
  • DOI: 10.1039/C6DT01911K
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stepwise fabrication of donor/acceptor thin films with a charge-transfer molecular wire motif (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Sekine, Taiga Yokoyama, Norihisa Hoshino, Manabu Ishizaki, Katsuhiko Kanaizuka, Tomoyuki Akutagawa, Masa-aki Haga, Hitoshi Miyasaka
  • 雑誌名: Chemical Communicaions 巻: 52 ページ: 13983-13986
  • DOI: 10.1039/c6cc08310b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studies on the Magnetic Ground State of a Spin Möbius Strip (2016)
  • 著者名/発表者名: Graham N. Newton, Norihisa Hoshino, Takuto Matsumoto, Takuya Shiga, Motohiro Nakano, Hiroyuki Nojiri, Wolfgang Wernsdorfer, Yuji Furukawa, Hiroki Oshio
  • 雑誌名: Chemistry - A European Journal 巻: 22 ページ: 14205-14212
  • DOI: 10.1002/chem.201602439
  • 査読あり
• [雑誌論文] Successive Phase Transition, Dielectric Ordering, and Liquid Crystalline Behavior of Simple (Laurylammonium)(Phenyl Phosphates) Salts (2016)
  • 著者名/発表者名: Zhong-Sheng Cai, Shota Uchikawa, Norihisa Hoshino, Takashi Takeda, Li-Min Zheng, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, Tomoyuki Akutagawa
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 120 ページ: 6761-6770
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b02213
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunneling Motion and Antiferroelectric Ordering of Lithium Cations Trapped inside Carbon Cages (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Aoyagi, Akio Tokumitu, Kunihisa Sugimoto, Hiroshi Okada, Norihisa ddHoshino, Tomoyuki Akutagawa
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 85 ページ: 094605
  • DOI: 10.7566/JPSJ.85.094605
  • 査読あり
• [学会発表] 酸化還元活性なトリフェニレン誘導体を配位子にもつ鉄三核錯体の合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 星野哲久・芥川智行
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16 – 2017-03-19
• [学会発表] 水素結合ネットワークをもつ有機強弾性結晶のプロトンダイナミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 星野哲久
  • 学会等名: 日本化学会中国四国大会
  • 発表場所: 香川大学（香川県・高松市）
  • 年月日: 2016-11-05 – 2016-11-06
  • 招待講演
• [学会発表] Ferroelastic Domain Switching in Boric Acid Single Crystal (2016)
  • 著者名/発表者名: Norihisa Hoshino, Shota Uchikawa, Takashi Takeda and Tomoyuki Akutagawa
  • 学会等名: Melbourne-Tohoku Symposium on Advanced Materials
  • 発表場所: IMRAM, Tohoku Univ. (Sendai, Miyagi)
  • 年月日: 2016-09-26 – 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] Spin state transitions of trinuclear Iron(III) complexes with triphenylene-based templates (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Hoshino and T. Akutagawa
  • 学会等名: Workshop for Young Investigators on Functional Molecular Materials and Molecular Related Magnetism (Rising Star Pre-ICMM)
  • 発表場所: Insutitute of Material Research (Sendai, Miyagi)
  • 年月日: 2016-09-03 – 2016-09-04
  • 国際学会