水素結合ダイナミクスと連動する動的π造形システム

2018 年度 実績報告書

• 研究領域: π造形科学: 電子と構造のダイナミズム制御による新機能創出
• 研究課題/領域番号: 17H05143
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 上田 顕 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 准教授 (20589585)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 有機伝導体 / 水素ダイナミクス / 電荷秩序 / 非線形伝導

研究実績の概要

本年度は、前年度開発に成功した対アニオンを含む水素－π電子系有機伝導体のさらなる探索、構造・物性調査を主として行った。まず、様々な対アニオンとの電解結晶化を検討したところ、前年度得られたBF4塩に加えて、ClO4ならびにReO4アニオンとの塩を新たに得ることに成功した。これらのアニオンはいずれも四面体型の構造を有しており、得られた塩は類似した結晶構造を構築していた。すなわち、電子ドナー分子の末端ヒドロキシ基と対アニオンの間には水素結合が存在し、また、ドナー分子同士の分子間相互作用（π－π、S...S）により２次元的な電気伝導層が形成されていた。電気抵抗率測定の結果、BF4塩とClO4塩は低温下において半導体－絶縁体転移を示したのに対し、ReO4塩は室温から低温に至るまで半導体的なふるまいを示した。結晶構造をより詳細に調べたところ、前者は低温下で電荷秩序転移し、絶縁体化する一方で、後者は室温から弱く電荷秩序化した状態にあることが示唆された。対アニオンのサイズの違いに由来する化学圧力効果によりこれらの違いが生じたものと考えられる。興味深いことに、前者における電荷秩序転移において、ドナー分子の電子状態（価数）だけではなく、水素結合部も構造変化していることが示唆され、π電子と水素結合がカップルした新しい相転移現象を見いだすことに成功したと考えている。
この研究と並行して、以前開発に成功した対アニオンを含まない水素－π電子連動系物質の非線形伝導特性の調査を行った。ヒステリシスを有する珍しい負性微分抵抗を見いだすことに成功し、水素のダイナミクスに基づく新しい現象であることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Di- and tetramethoxy benzothienobenzothiophenes: substitution position effects on the intermolecular interactions, crystal packing and transistor properties (2019)
  • 著者名/発表者名: Higashino Toshiki、Ueda Akira、Mori Hatsumi
  • 雑誌名: New Journal of Chemistry 巻: 43 ページ: 884～892
  • DOI: 10.1039/c8nj04251a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge Order and Poor Glass-forming Ability of an Anisotropic Triangular-lattice System, θ-(BEDT-TTF)2TlCo(SCN)4, Investigated by NMR (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyagawa Kazuya、Sato Takuro、Hashimoto Himuro、Kodama Motomune、Ohnoh Kazuto、Ueda Akira、Mori Hatsumi、Kanoda Kazushi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 88 ページ: 034705～034705
  • DOI: 10.7566/JPSJ.88.034705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hysteretic Current?Voltage Characteristics in the Deuterium-Dynamics-Triggered Charge-Ordered Phase of κ-D3(Cat-EDT-TTF)2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Ueda Akira、Kishimoto Kouki、Sunairi Yoshiya、Yoshida Junya、Yamakawa Hiromichi、Miyamoto Tatsuya、Terashige Tsubasa、Okamoto Hiroshi、Mori Hatsumi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 88 ページ: 034710～034710
  • DOI: 10.7566/JPSJ.88.034710
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strange metal from a frustration-driven charge order instability (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato T.、Kitai K.、Miyagawa K.、Tamura M.、Ueda A.、Mori H.、Kanoda K.
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 18 ページ: 229～233
  • DOI: 10.1038/s41563-019-0284-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] New π-extended catecholato complexes of Pt(ii) and Pd(ii) containing a benzothienobenzothiophene (BTBT) moiety: synthesis, electrochemical behavior and charge transfer properties (2019)
  • 著者名/発表者名: Tahara Keishiro、Ashihara Yuya、Higashino Toshiki、Ozawa Yoshiki、Kadoya Tomofumi、Sugimoto Kunihisa、Ueda Akira、Mori Hatsumi、Abe Masaaki
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1039/C8DT05057K
  • 査読あり
• [雑誌論文] π電子とプロトンの連動による新しい量子液体状態 ―絶対零度まで揺らぎ続ける電気・磁気双極子― (2019)
  • 著者名/発表者名: 下澤雅明、上田 顕、橋本顕一郎、中 惇
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 1 ページ: 43～54
  • 査読あり
• [雑誌論文] 水素ダイナミクスを有する有機伝導体の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕
  • 雑誌名: 化学工業 巻: 7 ページ: 36～42
• [学会発表] ダイマーモット絶縁体κ-(BEDT-TTF)2Hg(SCN)2X, (X = Br, Cl)における磁化率・磁気トルク測定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山下穣, 杉井かおり, 下澤雅明, 上田顕, 森初果, Natalia Drichko, 杉浦栞理, 寺嶋太一, 宇治進也, Elena I. Zhilyaeva, Svetlana A. Torunova, Rimma N. Lyubovskaya
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会(2019)
• [学会発表] 水素結合型モット絶縁体Cat-EDT系における量子常誘電・常磁性状態 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤井桜子, 下澤雅明, 近藤潤, 杉井かおり, 山下穣, 上田顕, 森初果, 杉浦栞理, 寺嶋太一, 宇治進也, 橋本顕一郎, 井口敏, 佐々木孝彦
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会(2019)
• [学会発表] π電子－プロトン相関型Cat-TTF系電荷移動塩の圧力下電気抵抗測定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 菅井祐太, 上田顕, 高倉知将, 土居諒平, 吉田順哉, 横森創, 出倉駿, 郷地順, 上床美也, 浅井晋一郎, 益田隆嗣, 森初果
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会(2019)
• [学会発表] カテコール縮環型金属ジチオレン錯体の構造と物性に対する中心金属置換効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 横森 創・上田 顕・森 初果
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会2019
• [学会発表] ジメトキシベンゼンが縮環した中性の金属ジチオレン錯体の合成、構造、性質ならびに電界効果トランジスタ特性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋 優介・横森 創・上田 顕・榎本 真哉・森 初果
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会2019
• [学会発表] Exploration of Molecular Conductors with Hydrogen-Bond Dynamics (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Ueda
  • 学会等名: The International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2018 (ICSM 2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of a New Type of Molecular Conductors with Dynamic Hydrogen Bonds (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Ueda
  • 学会等名: 8th TOYOTA RIKEN International Workshop on Organic Semiconductors, Conductors, and Electronics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of hydrogen-bonded molecular conductors based on catechol-fused TTF system (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Ueda, Hatsumi Mori
  • 学会等名: 43rd International Conference on Coordination Chemistry (ICCC2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Syntheses, Structures, and Properties of Novel Metal-Dithiolene Complexes with Hydrogen-Bonds (2018)
  • 著者名/発表者名: So Yokomori, Akira Ueda, Reiji Kumai, Youichi Murakami, and Hatsumi Mori
  • 学会等名: The International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2018 (ICSM 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Syntheses, Structures and Physical Properties of Novel Metal-dithiolene Complexes with Hydrogen bonds (2018)
  • 著者名/発表者名: So Yokomori, Akira Ueda, Reiji Kumai, Youichi Murakami, and Hatsumi Mori
  • 学会等名: 8th TOYOTA RIKEN International Workshop on Organic Semiconductors, Conductors, and Electronics
  • 国際学会
• [学会発表] 動的水素結合を有する新しい有機伝導体の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕
  • 学会等名: 錯体化学若手の会・関東支部 前期勉強会2018
  • 招待講演
• [学会発表] 水素結合を活用した新しいπ電子系機能物質の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕
  • 学会等名: 日本化学会研究会「低次元系光機能材料研究会」第7回研究講演会 ～二次元構造を有するπ電子系の光・電子機能～
  • 招待講演
• [学会発表] 水素ダイナミクスを有する新しい有機伝導体の合成と構造、物性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕
  • 学会等名: 第15回 水素量子アトミクス研究会/第1回ハイドロジェノミクス研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 新規カテコール縮環型金属ジチオレン錯体の合成と水素結合型フレームワーク構造 (2018)
  • 著者名/発表者名: 横森 創、上田 顕、熊井玲児、村上洋一、森 初果
  • 学会等名: 錯体化学会 第68回討論会
• [学会発表] 電気抵抗測定でみたπ電子-プロトン相関型Cat-TTF系有機伝導体に対する静水圧力ならびに元素置換効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高倉知将、上田 顕、岸本幸樹、森 初果
  • 学会等名: 日本物理学会 2018年秋季大会
• [学会発表] 半導体－絶縁体転移を示す新規カテコール-TTF系水素結合型電荷移動塩の合成と構造、物性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田 顕、熊井玲児、村上洋一、森 初果
  • 学会等名: 第12回分子科学討論会
• [学会発表] カテコール縮環型金属ジチオレン錯体：水素結合による多様な集積構造と中心金属置換効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 横森 創、上田 顕、熊井玲児、村上洋一、森 初果
  • 学会等名: 第12回分子科学討論会
• [学会発表] エチレンジオキシ基を有するカテコール縮環型TTF誘導体を用いた水素結合型の新規電荷移動塩の合成と構造、物性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 池田 潤、上田 顕、横森 創、吉田順哉、森 初果
  • 学会等名: 第12回分子科学討論会
• [備考] Researcher ID
  • URL: https://publons.com/researcher/1185987/akira-ueda/
• [備考] Google Scholar Citations
  • URL: http://scholar.google.com/citations?user=WUuqJhMAAAAJ&hl=en
• [備考] ORCID
  • URL: https://orcid.org/0000-0002-9600-5409