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2017 年度 実績報告書

多孔性配位高分子の細孔壁修飾と細孔壁運動による細孔内静電場への摂動的影響の評価

公募研究

研究領域配位アシンメトリー:非対称配位圏設計と異方集積化が拓く新物質科学
研究課題/領域番号 17H05364
研究機関名古屋大学

研究代表者

土方 優  名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特任助教 (70622562)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード多孔性配位高分子 / 理論計算 / 静電場
研究実績の概要

理論計算によって多孔性配位高分子が形成する細孔空間内の静電場を評価し、細孔壁修飾による静電場への摂動的影響の評価、さらに細孔壁運動がもたらす実効静電場の提案を目指す。本年度はウルトラマイクロポアを有する多孔性配位高分子を計算対象とし、金属種の違い及びアニオン配位子の違いによって得られる静電ポテンシャルの違いについて検討を行い以下の結果を得た。
(1)各骨格の構造最適化を行い、得られた構造を詳細に調べることで金属種の違いによって(つまり、金属の電子状態によって配位子金属間の結合の変化が起きるために)構造の収縮が起き、ガス分子吸着エネルギー、特にCO2の場合に顕著に現れることを明らかにした。
(2)細孔壁を形成するアニオン配位子の大きさを変化させることで静電ポテンシャルが変化することも確認した。さらに、この変化はガス分子吸着エネルギーにも大きな影響を与えており、ほぼ同じ細孔径と細孔構造においてもガス分子の吸着能が制御可能となる可能性を示唆している。一方で中性配位子を長くした同型の骨格の計算も行ったが、この場合、配位子が長くなることで空孔サイズが大きくなり、細孔壁の変化が空間へ及ぼす影響はほぼ見られなくなったことから、現在注目している骨格に注力して検討を行うこととした。
(3)翌年度の準備として、(1)と関連して重要となると考えられる細孔壁の運動に関する検討を始めた。ゲスト分子の存在下・非存在下における細孔壁のダイナミクスの違いを検討するため最適な計算条件の検討を行い始めた。

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

予定していた細孔の静電ポテンシャルの評価を終え、翌年度のダイナミクスを含めた検討への準備に入れたため。

今後の研究の推進方策

得られた最適化構造を用いて、第一原理分子動力学計算を行い細孔壁運動を含めたポテンシャルの評価を行う。得られたトラジェクトリーより、静電ポテンシャルに対して時間平均を行うことで実効静電場を得る。さらに、置換基を導入した場合も同様に実効静電場を評価する。この骨格1や骨格2との差分をとることで、置換基導入によるその置換基の摂動的な実質的効果として得る。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Structural Diversification of Light-Metal Coordination Polymers Using 4-(Methylsulfonyl)benzoate with a Charge-Polarized Neutral Methylsulfonyl Coordination Moiety2017

    • 著者名/発表者名
      Ochi Rika、Noro Shin-ichiro、Hijikata Yuh、Kubo Kazuya、Nakamura Takayoshi
    • 雑誌名

      European Journal of Inorganic Chemistry

      巻: 2017 ページ: 4013~4019

    • DOI

      10.1002/ejic.201700627

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tuning the flexibility of interpenetrated frameworks by a small difference in the fluorene moiety2017

    • 著者名/発表者名
      Yunsheng Ma, Yuki Harada, Akihiro Hori, Yuh Hijikata, Liangchun Li, Ryotaro Matsuda
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 46 ページ: 15200-15203

    • DOI

      10.1039/c7dt03338a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanopore-induced host-guest charge transfer phenomena in a metal-organic framework2017

    • 著者名/発表者名
      Shohei Yamamoto, Jenny Pirillo, Yuh Hijikata, Zhongyue Zhang, Kunio Awaga
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 9 ページ: 3282-3289

    • DOI

      10.1039/c7sc05390h

    • 査読あり
  • [学会発表] 選択的ゲスト吸着を示す配位不飽和金属を有する金属混合型ナノポーラス錯体の合成2018

    • 著者名/発表者名
      原田悠生, 土方 優, 堀 章宏, 馬 運声, 松田亮太郎
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
  • [学会発表] フッ化アルキル基を有する3次元ナノポーラス錯体の構造と吸着特性2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤有優, 堀 章宏, 馬 運声, 土方 優, 松田亮太郎
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
  • [学会発表] 錯体ナノ空間における[2+2]光環化付加反応の制御2018

    • 著者名/発表者名
      清瀬敦司, 藤村真史, 堀 章宏, 佐藤弘志, 土方 優, 松田亮太郎
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
  • [学会発表] Theoretical investigation of intrinsic dynamics of nano porous framework2018

    • 著者名/発表者名
      Jenny Pirillo, Yuh Hijikata
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
  • [学会発表] 水/2プロパノール混合蒸気分離特性を示す柔軟な二次元層状マグネシウム配位高分子2017

    • 著者名/発表者名
      越智里香, 野呂真一郎, 神谷裕一, 土方優, 久保和也, 中村貴義
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
  • [学会発表] Electrostatic potential affected by intrinsic dynamics of porous coordination polymers2017

    • 著者名/発表者名
      Yuh Hijikata
    • 学会等名
      第67回錯体化学会

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公開日: 2018-12-17  

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