グリッド型分子の物性変換機能を利用した分子素子の開発

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26410065
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 志賀 拓也 筑波大学, 数理物質系, 助教 (00375411)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 異種金属多核錯体 / 電気化学的性質 / 磁性 / 混合原子価錯体 / グリッド型分子 / 銅イオン / 鉄イオン / コバルトイオン

研究実績の概要

本研究では、自己組織化によって構築できるグリッド分子をもちいて、電気化学的な操作やその他の外場によって、多くの安定状態をとりうる分子素子の開発を目的として研究を行った。特に[３×３]グリッド型分子に着目し、様々な金属イオンを含む一連のグリッド型錯体を構築し、外部刺激によって数多くの安定状態をもつ分子素子の開発を目指して研究を進めた。これまでに、[３×３]グリッド状Ｃｕ９核錯体およびグリッドの中心に鉄イオンを含む混合原子価［Ｃｕ８Ｆｅ］錯体を合成している。これらのグリッド型錯体は可逆な酸化還元を示すことを明らかにしており、それぞれの酸化体・還元体の単離に成功している。この［Ｃｕ８Ｆｅ］グリッド型錯体の酸化体および還元体の分子構造・磁気的性質について詳細に調べ、各電子状態を明らかにした。特に２電子酸化体は室温以上で中心のＦｅ（ＩＩＩ）イオンがスピン転移することを見出した。これはスピン転移を示す異種金属多核錯体として珍しい例である。また、グリッドの中心にコバルトイオンをふくむ［Ｃｕ８Ｃｏ］錯体の合成にも成功しており、５段階の可逆な酸化還元を示すことを明らかにした。さらに、鉄イオン過剰の条件では［Ｆｅ５Ｃｕ４］錯体が得られることが明らかとなった。この錯体はグリッドの頂点に４配位のＦｅ（ＩＩ）イオンが位置しており、特異な配位環境に基づく電子物性が期待される。また、［２×２］グリッド状錯体を構築可能なイミダゾール系配位子の機能拡張を目的として、配位子修飾も行った。カルボキシル基やヒドロキシル基を導入した［２×２］グリッド型［Ｆｅ４］錯体の構築に成功し、スピン転移を示すことを明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] University of Glasgow/University of Nottinghem(United Kingdom)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Glasgow/University of Nottinghem
• [国際共同研究] Iowa State University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Iowa State University
• [国際共同研究] Univ. Grenoble Alpes(France)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Univ. Grenoble Alpes
• [雑誌論文] Organic Field-Effect Transistor Based on Paramagnetic Cu(II) Neutral Complexes Coordinated by Schiff Base-Type TTF Ligands (2017)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Wachi, Yusuke Kudo, Aoba Kanesaka, Hiroyuki Nishikawa, Takuya Shiga, Hiroki Oshio, Masayuki Chikamatsu, Reiko Azumi
  • 雑誌名: Polyhedron 巻: - ページ: in press
  • DOI: 10.1016/j.poly.2017.03.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Multi-redox Responsive Cyanometalate-based Metallogel (2017)
  • 著者名/発表者名: Kiyotaka Mitsumoto, Jamie M. Cameron, Rong Jia Wei, Hiroyuki Nishikawa, Takuya Shiga, Masayuki Nihei, Graham N. Newton, Hiroki Oshio
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 23 ページ: 1502-1506
  • DOI: 10.1002/chem.201605542
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Cyanide-Bridged Magnetically Switchable Cage with Encapsulated Water Molecules (2016)
  • 著者名/発表者名: Rong Jia Wei, Takuya Shiga, Graham N. Newton, David Robinson, Sadamu Takeda, Hiroki Oshio
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 55 ページ: 12114-12117
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b02306
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Solvent-induced on/off switching of intramolecular electron transfer in a cyanide-bridged trigonal bipyramidal complex (2016)
  • 著者名/発表者名: Rong Jia Wei, Ryohei Nakahara, Jamie M. Cameron, Graham N. Newton, Takuya Shiga, Hajime Sagayama, Reiji Kumai, Youichi Murakami, Hiroki Oshio
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 45 ページ: 17104-17107
  • DOI: 10.1039/C6DT03416K
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Oxalate-bridged heterometallic chains with monocationic dabco derivatives (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Sakurai, Ryo Saiki, Rong Jia Wei, Graham N. Newton, Takuya Shiga, Hiroki Oshio
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 45 ページ: 16182-16189
  • DOI: 10.1039/C6DT02955H
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Studies on the Magnetic Ground State of a Spin Moebius 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: Chem. Eur. J. 巻: 22 ページ: 14205-14212
  • DOI: 10.1002/chem.201602439
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] スピン平衡を示す鉄四核グリッド型錯体の置換基効果の研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石川 大介、志賀 拓也、大塩 寛紀
  • 学会等名: 第97日本化学会春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス （神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-18 – 2017-03-18
• [学会発表] トリフェニルアミン誘導体部位をもつルテニウム錯体のプロトン応答による電子状態変化の研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 福田くるみ、志賀 拓也、二瓶雅之、Graham N. Newton、大塩 寛紀
  • 学会等名: 第97日本化学会春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス （神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-17
• [学会発表] Development of composite materials incorporating functional complexes and polyoxometalates (2017)
  • 著者名/発表者名: 倉持 達司、志賀 拓也、大塩 寛紀
  • 学会等名: 第97日本化学会春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス （神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-17
• [学会発表] Study on the [2 x 2] Ruthenium Grid-type Complex (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 悠貴、志賀 拓也、大塩 寛紀
  • 学会等名: 錯体化学会第６６回討論会
  • 発表場所: 福岡大学 （福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-09-11 – 2016-09-11
• [学会発表] Electron-Transfer-Coupled Spin Transition of Cyanide-bridged Cage Complexes (2016)
  • 著者名/発表者名: 志賀 拓也、Graham N. Newton、二瓶 雅之、大塩 寛紀
  • 学会等名: Post-ICMM Symposium: State of the Art in Bistable Magnetic Molecules
  • 発表場所: Fukuoka University （福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-09-10 – 2016-09-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 水素結合部位をもつスピン平衡鉄(Ⅱ)錯体の双安定性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐伯 亮、秋山 リサ、志賀 拓也、大塩 寛紀
  • 学会等名: 錯体化学会第６６回討論会
  • 発表場所: 福岡大学 （福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-09-10 – 2016-09-10
• [学会発表] Hexa- and Tetranuclear 3d-4f Clusters with a Diketone Ligand (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Shiga, Momoyo Yamaguchi, Norihumi Yoshida, Hiroki Oshio
  • 学会等名: The 15th International Conference on Molecule-based Magnets (ICMM2016)
  • 発表場所: Sendai International Center （宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-09-06 – 2016-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] Cyanide-Bridged Heterometallic Cage with Encapsulated Water Molecules (2016)
  • 著者名/発表者名: Rong-Jia Wei, Takuya Shiga, Graham N. Newton, Sadamu Takeda, Hiroki Oshio
  • 学会等名: The 15th International Conference on Molecule-based Magnets (ICMM2016)
  • 発表場所: Sendai International Center （宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-09-06 – 2016-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] Cyanide-Bridged Heterometallic Trigonal Bipyramidal Complex (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Nakahara, Takuya Shiga, Rong-Jia Wei, Hiroki Oshio
  • 学会等名: The 15th International Conference on Molecule-based Magnets (ICMM2016)
  • 発表場所: Sendai International Center （宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-09-06 – 2016-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] Hexa- and Tetranuclear 3d-4f Clusters with a Diketone Ligand (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Shiga, Momoyo Yamaguchi, Norihumi Yoshida, Hiroki Oshio
  • 学会等名: Rising Star Pre-conference of ICMM (Satellite: The 15th International Conference on Molecule-based Magnets (ICMM2016))
  • 発表場所: IMR Lecture Hall, Tohoku University （宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-09-03 – 2016-09-03
  • 国際学会
• [学会発表] Cyanide-Bridged Heterometallic Cage with Encapsulated Water Molecules (2016)
  • 著者名/発表者名: Rong-Jia Wei, Takuya Shiga, Graham N. Newton, Sadamu Takeda, Hiroki Oshio
  • 学会等名: Rising Star Pre-conference of ICMM (Satellite: The 15th International Conference on Molecule-based Magnets (ICMM2016))
  • 発表場所: IMR Lecture Hall, Tohoku University （宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-09-03 – 2016-09-03
  • 国際学会
• [学会発表] Cyanide-Bridged Heterometallic Trigonal Bipyramidal Complex (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Nakahara, Takuya Shiga, Rong-Jia Wei, Hiroki Oshio
  • 学会等名: Rising Star Pre-conference of ICMM (Satellite: The 15th International Conference on Molecule-based Magnets (ICMM2016))
  • 発表場所: IMR Lecture Hall, Tohoku University （宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-09-03 – 2016-09-03
  • 国際学会
• [学会発表] 水素結合部位をもつスピン平衡鉄(II)錯体の双安定性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐伯 亮、秋山 リサ、志賀 拓也、大塩 寛紀
  • 学会等名: 錯体化学若手の会夏の学校２０１６
  • 発表場所: 火の国ハイツ (熊本県熊本市)
  • 年月日: 2016-08-06 – 2016-08-06
• [備考] 筑波大学大学院 数理物質科学研究科 錯体分子化学研究室
  • URL: http://nao.chem.tsukuba.ac.jp/oshio/