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2012 年度 実績報告書

超分子ローター型強誘電体の物性制御

公募研究

研究領域分子自由度が拓く新物質科学
研究課題/領域番号 23110703
研究機関東北大学

研究代表者

芥川 智行  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (60271631)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
キーワード分子モーター / 分子性結晶 / 超分子 / ガス吸着 / 金属錯体ポリマー / ゲート吸着 / アモルファス / 強誘電体
研究実績の概要

本研究では、分子回転の自由度に着目した強誘電体に関して、強誘電体物性の精密制御を目的として研究を進めた。結晶中の対アニオンは、結晶内の超分子ローターカチオン構造の分子配列を決定すると同時に、結晶中の回転空間を支配する。強誘電性の発現が可能な(m-fluoroanilinium)(dibenzo[18]crown-6)超分子カチオン構造を、S = 1/2スピンを有する[Ni(mnt)2]に導入した時の、カチオン-アニオン配列と結晶中の分子運動についての検討を行った。結晶中で、m-fluoroaniliniumは隣接するカチオンとの双極子-双極子相互作用により、結晶中での自由回転が阻害されていた。結晶の温度の上昇に伴い、カチオン分子の回転運動が熱励起されれ、それに伴う結晶のアモルファス化が観測された。アニオン構造の変化が、カチオンの回転空間を大きく変化させる結果を得た。
極性配位子を有する新規な金属錯体ポリマーとして、[Cu2(R-Benzoate)4(pz)]に着目した。R-Benzoateとして、m-fluorobenzoate, 2,3-difluorobenzoate, m-methylbenzoate, m-chlorobanzoateを導入した一次元ポリマーを作製した。全ての錯体の単結晶X線結晶構造解析から、ポリマー鎖間に結晶化溶媒であるCH3CN分子が存在するチャネル構造が形成している事が判明した。熱重量分析とH2Oに対する吸着等温線から、チャネル内のCH3CN分子は容易にH2O分子に置き換わることが示された。また、チャネル内のH2O分子を前処理により完全に除去した後、195 KにおいてCO2の吸着等温線を測定したところ、ゲート吸着機構に典型的な構造相転移を伴う挙動が観測された。以上の結果より、CO2ガス吸着下における誘電率の温度依存性に関する評価を実施した。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2012

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Cation-Anion Packing and Molecular Motion in (m-Fluoroanilinium)(dibenzo[18]crown-6)[Ni(mnt)2]-(CH3CN)0.25 Crystals2012

    • 著者名/発表者名
      Kiyonori Takahashi, Norihisa Hoshino, Kazuya Kubo, Takayoshi Nakamura, Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      CrystEngComm.

      巻: 14 ページ: 5235-5241

    • DOI

      10.1039/C2CE25493J

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Structures and Magnetic Properties of (4,4'-Phenylazophenyl)-diammonium(Crown ethers)[Ni(dmit)2]2 Crystals2012

    • 著者名/発表者名
      Norihisa Hoshino, Kazuya Kubo, Takayoshi Nakamura, and Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 41 ページ: 9297#8211;9303

    • DOI

      10.1039/C2DT30807J

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Phase Transition Induced by Molecular Motions within a (Anilinium)(L-Tartarate) Ionic Molecular Crystal2012

    • 著者名/発表者名
      Yuuya Yoshii, Norihisa Hoshino, Takayoshi Nakamura, Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      CrystEngComm.

      巻: 14 ページ: 7458-7465

    • DOI

      10.1039/C2CE25945A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supramolecular Rotators of (Aniliniums)([18]crown-6) in Electrically Conducting [Ni(dmit)2] Crystals2012

    • 著者名/発表者名
      Norihisa Hoshino, Yuuya Yoshii, Kazuya Kubo, Masaki Aonuma, Takayoshi Nakamura, Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 51 ページ: 12968-12975

    • DOI

      10.1021/ic302093b

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flexible cis-Cyclohexane-1,4-diammonium in Magnetic [Ni(dmit)2] Crystals2012

    • 著者名/発表者名
      Qiong Ye, Ping-Ping Shi, Zi-Qi Chen, Tomoyuki Akutagawa, Shin-ichiro Noro, and Takayoshi Nakamura
    • 雑誌名

      Eur. J. Inorg. Chem.

      巻: 2012 ページ: 3732-3739

    • DOI

      10.1002/ejic.201200099

  • [学会発表] Dielectric Responses and Gas-Adsorption Properties of One-Dimensional Cu(II) Coordination Polymer2012

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Akutagawa, Kiyonori Takahashi, Norihisa Hoshino,
    • 学会等名
      1st International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials (ICEAN),
    • 発表場所
      Austlalia Briseben
    • 年月日
      2012-10-22 – 2012-10-25
  • [学会発表] 極性配位子をもつPaddle-Wheel型Cu(II)錯体のガス吸着特性と誘電物性2012

    • 著者名/発表者名
      高橋仁徳・星野哲久・野呂真一郎・中村貴義・芥川智行
    • 学会等名
      第2回CSJフェスタ2012
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2012-10-14 – 2012-10-17
  • [学会発表] 一置換アダマンチル基を配位子にもつパドルホイール型ルテニウム二核錯体の誘電緩和2012

    • 著者名/発表者名
      星野 哲久・芥川 智行
    • 学会等名
      錯体化学会 第62回討論会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2012-09-21 – 2012-09-23
  • [学会発表] 極性配位子を導入したPaddle-Wheel型銅(II)二核錯体一次元ポリマーの結晶構造とガス吸着挙動2012

    • 著者名/発表者名
      高橋 仁徳・星野 哲久・野呂 真一郎・中村 貴義・芥川 智行
    • 学会等名
      錯体化学会 第62回討論会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2012-09-21 – 2012-09-23
  • [学会発表] アザアダマンタン-N-オキシルラジカルの固体内分子運動の研究2012

    • 著者名/発表者名
      星野 哲久,武田 貴志,芥川 智行
    • 学会等名
      第6回分子科学討論会2012
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2012-09-18 – 2012-09-21
  • [学会発表] クラウンエーテルサイズによる(2-aminoanilinium)-(crown ether)- [PMo12O40]4- 配列の変化2012

    • 著者名/発表者名
      遠藤 大五郎,芥川 智行,久保 和也,野呂 真一郎,中村 貴義
    • 学会等名
      第6回分子科学討論会2012
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2012-09-18 – 2012-09-21
  • [学会発表] (adamantylammonium)2([18]crown-6)2 [Pd(dmit)2]の構造と物性2012

    • 著者名/発表者名
      久保 和也,厳 寅男,野呂 真一郎,芥川 智行,中村 貴義
    • 学会等名
      第6回分子科学討論会2012
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2012-09-18 – 2012-09-21
  • [学会発表] Dynamic Motions and Dielectric Functions in 1D- and 2D-Frameworks of Cu(II)-Coordination Polymers2012

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Akutagawa, Kiyonori Takahashi, Shunsaku Tamura, Norihisa Hoshino
    • 学会等名
      International Conference on Coordination Chemistry (ICCC40)
    • 発表場所
      Valencia Spain
    • 年月日
      2012-09-10 – 2012-09-13
  • [学会発表] Crystal Structures and Gas-Adsorption Properties of One-Dimensional Coordination Polymers of Paddle-Wheel Cu(II) Complexes2012

    • 著者名/発表者名
      Kiyonori Takahashi, Norihisa Hoshino, Tomoyuki Akutagawa
    • 学会等名
      International Conference on Coordination Chemistry (ICCC40)
    • 発表場所
      Valencia Spain
    • 年月日
      2012-09-10 – 2012-09-13
  • [学会発表] 1,2,4,5-アルキルアミド置換ベンゼン誘導体が形成するオルガノゲルと分子集合体ナノ構造2012

    • 著者名/発表者名
      宍戸 勇太,武田 貴志,芥川 智行
    • 学会等名
      第6回分子科学討論会2012
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2012-08-18 – 2012-08-21
  • [学会発表] 外場応答する分子メカニカルデバイスの創成2012

    • 著者名/発表者名
      芥川智行
    • 学会等名
      山口大学大学院理学研究科講演会
    • 発表場所
      山口大学大学院理学研究科
    • 年月日
      2012-07-26 – 2012-07-26
    • 招待講演
  • [学会発表] DIELECTRIC RESPONSES, MOLECULAR MOTIONS, and GAS-ADSORPTION PROPERTIES OF PADDLE-WHEEL TYPE COODINATION POLYMERS2012

    • 著者名/発表者名
      T. Akutagawa, K. Takahashi, N. Hoshino, S. Noro, T. Nakamura
    • 学会等名
      International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2012 (ICSM 2012)
    • 発表場所
      Atlanta USA
    • 年月日
      2012-07-08 – 2012-07-13

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公開日: 2018-02-02  

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