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2013 年度 実績報告書

蓄電機能および磁気抵抗効果を有する錯体クラスターシステムの創製

公募研究

研究領域配位プログラミング ― 分子超構造体の科学と化学素子の創製
研究課題/領域番号 24108716
研究機関名古屋大学

研究代表者

吉川 浩史  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60397453)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
キーワード錯体クラスター / メソポーラスカーボン / 固体電気化学反応 / 二次電池 / 磁性 / プルシアンブルー
研究概要

複数の金属イオンと有機配位子からなる多核金属錯体クラスターは、金属イオンのd電子に基づいた多彩な電子・磁気機能を有する物質群であり、これらを効率よく利用することができれば、次世代スピン/エレクトロニクスデバイスに向けた革新的材料を実現することが可能である。本研究では、高性能な電池特性の実現を目的に錯体クラスターとナノカーボンからなる複合体に関する研究を行うとともに、固体電気化学反応を基盤とした錯体クラスターの新規磁気特性開拓にも取り組んだ。
今年度は、細孔構造を有する様々なメソポーラスカーボン(MPC)の作製とその分子クラスターナノ複合体の創製を行った。メソポーラスシリカや様々なゼオライトを鋳型とし、細孔の形状が1次元から3次元まで多岐にわたる様々なMPCの作製に成功するとともに、その分子クラスターとのナノ複合化を行い、蓄電特性を検討したところ、SWNTやグラフェン複合体よりも大きな容量を得ることに成功した。
一方で、in situ固体電気化学-磁気測定システムを独自に開発し、分子磁性体の一つとして多大な注目を集めているプルシアンブルー類似体(PBA)を対象に、固体電気化学反応を利用した新奇磁気特性の開拓(シームレス磁性観測)を試みた。その結果、フェリ磁性体PBAについて、放電過程で転移温度、(飽和)磁化、保磁力などを変化させることができた。また、in situ XAFS分析より、PBA中の金属イオンの還元により、これらの変化を説明できることが分かった。熱や光といった外部刺激によるPBAの磁性変化はよく知られているが、電気化学ポテンシャルに対する外場応答性磁性を新たに実証できた。
このように本研究では、固体電気化学反応を基盤とした錯体クラスターの基礎から応用までの新しい物性を開拓することが出来た。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] An Antiaromatic Electrode-Active Material Enabling High Capacity and Stable Performance of Rechargeable Batteries2014

    • 著者名/発表者名
      J.-Y. Shin, T. Yamada, H. Yoshikawa, K. Awaga, and H. Shinokubo
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 53 ページ: 3096-3101

    • DOI

      10.1002/anie.201310374

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced capacitor effects in polyoxometalate/grapheme nanohybrid materials; a synergetic approach to high performance energy storages2014

    • 著者名/発表者名
      K. Kume, N. Kawasaki, H. Wang, T. Yamada, H. Yoshikawa, K. Awaga
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. A

      巻: 2 ページ: 3801-3807

    • DOI

      10.1039/C3TA14569G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Storage of an electric field for photocurrent generation in ferroelectric-functionalized organic devices2014

    • 著者名/発表者名
      L. Hu, S. Dalgleish, M. M. Matsushita, H. Yoshikawa, and K. Awaga
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 5 ページ: 4279/1-4279/8

    • DOI

      10.1038/ncomms4279

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron-Transfer Processes in Highly-Correlated Electron Systems of Thiazyl Radicals2014

    • 著者名/発表者名
      K. Awaga, K. Nomura, H. Kishida, W. Fujita, H. Yoshikawa, M. M. Matsushita, L. Hu, Y. Shuku, and R. Suizu
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 87 ページ: 234-249

    • DOI

      10.1246/bcsj.20130248

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecule-displacive ferroelectricity in organic supramolecular solids2013

    • 著者名/発表者名
      H. Ye, Y. Zhang, S. Noro, K. Kubo, M. Yoshitake, Z. Liu, H. Cai, D. Fu, H. Yoshikawa, K. Awaga, R. Xiong, T. Nakamura
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 3 ページ: 2249/1-2249/6

    • DOI

      10.1038/srep02249

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solvent-Induced Assembly of Octacyanometalates-Based Coordination Polymers with Unique cjq Topology and Magnetic Properties2013

    • 著者名/発表者名
      J. Qian, J. Hu, J. Zhang, H. Yoshikawa, K. Awaga, C. Zhang
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 13 ページ: 5211-5219

    • DOI

      10.1021/cg400909b

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Capacitance Effects Superimposed on Redox Processes in Molecular-Cluster Batteries: A Synergic Route to High-Capacity Energy Storage2013

    • 著者名/発表者名
      H. Wang, Z. Zeng, N. Kawasaki, H. Eckert, H. Yoshikawa, and K. Awaga
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 19 ページ: 11235-11240

    • DOI

      10.1002/chem.201300097

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ Seamless Magnetic Measurements for Solid-State Electrochemical Processes in Prussian Blue Analogues2013

    • 著者名/発表者名
      T. Yamada, K. Morita, H. Wang, K. Kume, H. Yoshikawa, and K. Awaga
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 52 ページ: 6238-6241

    • DOI

      10.1002/anie.201301084

    • 査読あり
  • [学会発表] 多核錯体クラスターの電子スポンジ機能を利用した二次電池の開発2013

    • 著者名/発表者名
      吉川浩史
    • 学会等名
      錯体化学会第63回討論会
    • 発表場所
      琉球大学
    • 年月日
      20131102-20131104
    • 招待講演
  • [学会発表] 固体電気化学を基盤とした分子クラスターの機能開拓2013

    • 著者名/発表者名
      吉川浩史
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      20130924-20130927
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子クラスター/ナノカーボン複合体を用いた電気エネルギーデバイス2013

    • 著者名/発表者名
      吉川浩史
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      20130911-20130913
    • 招待講演
  • [学会発表] Solid-state Electrochemistry of Molecular Clusters2013

    • 著者名/発表者名
      H. Yoshikawa
    • 学会等名
      The 15th Asian Chemical Congress
    • 発表場所
      Resorts World Sentosa, Singapore
    • 年月日
      20130819-20130823
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Molecular Cluster Batteries2013

    • 著者名/発表者名
      H. Yoshikawa
    • 学会等名
      Collaborative Conference on 3D & Materials Research (CC3DMR) 2013
    • 発表場所
      Ramada Jeju, Korea
    • 年月日
      20130624-20130628
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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