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2014 年度 実績報告書

金属錯体πナノシートの界面創製と物性

公募研究

研究領域分子アーキテクトニクス:単一分子の組織化と新機能創成
研究課題/領域番号 26110505
研究機関東京大学

研究代表者

西原 寛  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70156090)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワードナノシート / 金属錯体 / 機能 / CONASH
研究実績の概要

化学的・物理的個性の宝庫で多様な結合様式や幾何構造をもつ金属錯体ユニットを連結し、高次構造系を作ることは、新物性・新機能創出の観点で興味深い。申請者は、二相界面合成法を用いて多層および単層の新規二次元材料、ニッケラジチオレンπ 共役シートの合成に成功した。これは導電性錯体ナノシートの初例である。
本研究では二相界面合成法を用いての多層および単層の多種類の錯体πシート(メタラジチオレン、メタラジセレノレン、ジイミン金属錯体、ビス(テルピリジン)金属錯体)を合成し、形状・構造決定を行い、レドックス特性を解明する。また電子伝導性などの物性のレドックス状態依存性を明らかにし、有機FET 等への応用を探求する。主な成果を以下に示す。
(1)ニッケラジチオレン錯体ナノシートについて、化学的な酸化還元が可能であること、また酸化体は還元体に比べ高い伝導度を示すことを明らかにした。さらに、合成直後のナノシートは金属的バンド構造を有することをX線光電子分光ならびにDFT法による電子状態計算により明らかにした。
(2)エレクトロクロミック特性(電圧印加による可逆的な色変化)を示すテルピリジン鉄ならびにコバルト錯体ナノシートを合成し、これらが速い電場応答性、高い繰り返し特性を示すことを明らかにした。このナノシート用いて電場により色調変化を示す全固体デバイスを作製した。
(3)ジピリナト亜鉛錯体部位からなる金属錯体ナノシートを合成し、光電変換能を示すことを明らかにした。またジピリナト亜鉛金属錯体の一次元ワイヤは光電変換機能を示すのみならず、カーボンナノチューブとのハイブリッド体が良好な熱電変換能を示すことを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究実績の概要にある(1)について、これは金属的なバンド構造を有する錯体ナノシートの初例であり、またそのバンド構造を直接観測した初例である。(2)について、このテルピリジンナノシートは、シートのレドックス能を実デバイス機能にまで応用した初例である。本研究では、ナノシートが有する規則的な空隙がデバイス動作中における良好なイオン伝導に寄与している可能性を見出した。(3)について、これは光機能性錯体ナノシートの初例である。本研究では、ナノシートが同様の化学構造を有する単分子膜より優れた光電変換能を示すことを明らかにした。
これらのように、当初の予想を上回る非常に質の高い重要な成果が数々得られており、本研究は当初の計画以上に進展している。

今後の研究の推進方策

(1)について、硫黄原子を窒素原子やより重いカルコゲン原子であるセレンやテルルに置換する、またはニッケル原子をパラジウムや白金に変えた錯体ナノシートの合成を試みる。これらの新規ナノシートでは、強いスピン軌道相互作用に基づく特異な電子物性(例えばトポロジカル絶縁性)や、触媒機能を示す可能性がある。
(2)について、中心金属を銅や亜鉛などに変えることで、エレクトロクロミックだけではなく磁気特性など他のユニークな物理物性を示すナノシートの創製を目指す。
(3)について、今後はより高い発光機能、光電変換機能を示すナノシート、ナノワイヤの実現を目的として、ジピリン配位子を化学修飾した亜鉛錯体ナノシート・ナノワイヤを合成し、その光機能性を調べる。

  • 研究成果

    (38件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 謝辞記載あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 15件、 招待講演 15件)

  • [雑誌論文] Interfacial Synthesis of Electrically Conducting Palladium Bis(dithiolene) Complex Nanosheet2015

    • 著者名/発表者名
      Tigmansu Pal, Tetsuya Kambe, Tetsuro Kusamoto, Maw Lin Foo, Ryota Matsuoka, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
    • 雑誌名

      ChemPlusChem

      巻: 80 ページ: 1255-1258

    • DOI

      10.1002/cplu.201500206

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] π-Conjugated bis(terpyridine)metal complex molecular wires2015

    • 著者名/発表者名
      Ryota Sakamoto, Kuo-Hui Wu , Ryota Matsuoka , Hiroaki Maeda and Hiroshi Nishihara
    • 雑誌名

      Chemical Society Reviews

      巻: 44 ページ: 7698-7714

    • DOI

      10.1039/C5CS00081E

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bis(dipyrrinato)metal(II) coordination polymers: crystallization, exfoliation into single wires, and electric conversion ability2015

    • 著者名/発表者名
      Ryota Matsuoka, Ryojun Toyoda, Ryota Sakamoto, Mizuho Tsuchiya, Ken Hoshiko, Tatsuhiro Nagayama, Yoshiyuki Nonoguchi, Kunihisa Sugimoto, Eiji Nishibori, Tsuyoshi Kawai and Hiroshi Nishihara
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 6 ページ: 2853-2858

    • DOI

      10.1039/C5SC00273G

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electron Transport Dynamics in Redox-Molecule-Terminated Branched Oligomer Wires on Au(111)2015

    • 著者名/発表者名
      Ryota Sakamoto, Shunsuke Katagiri, Hiroaki Maeda, Yoshihiko Nishimori, Seiji Miyashita, Hiroshi Nishihara
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 137 ページ: 734-741

    • DOI

      10.1021/ja509470w

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electrochromic Bis(terpyridine)metal Complex Nanosheets2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji Takada, Ryota Sakamoto, Shi-Ting Yi, Shunsuke Katagiri, Tetsuya Kambe, Hiroshi Nishihara
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 137 ページ: 4681-4689

    • DOI

      10.1021/ja510788b

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A photofunctional bottom-up bis(dipyrrinato)zinc(II) complex nanosheet2015

    • 著者名/発表者名
      Ryota Sakamoto, Ken Hoshiko, Qian Liu, Toshiki Yagi, Tatsuhiro Nagayama, Shinpei Kusaka, Mizuho Tsuchiya, Yasutaka Kitagawa, Wai-Yeung Wong, Hiroshi Nishihara
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 6 ページ: 6713

    • DOI

      10.1038/ncomms7713

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Redox Control and High Conductivity of Nickel Bis(dithiolene) Complex p-Nanosheet: A Potential Organic Two-Dimensional Topological Insulator2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Kambe, Ryota Sakamoto, Tetsuro Kusamoto, Tigmansu Pal, Naoya Fukui, Takahiro Shimojima, Zhengfei Wang, Toru Hirahara, Kyoko Ishizaka, Shuji Hasegawa, Feng Liu, Hiroshi Nishihara
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 136 ページ: 14357-14360

    • DOI

      10.1021/ja507619d

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ordered Alignment of a One-Dimensional π-Conjugated Nickel Bis(dithiolene) Complex Polymer Produced via a Liquid-Liquid Interfacial Reaction2014

    • 著者名/発表者名
      Ryota Matsuoka, Ryota Sakamoto, Tetsuro Kusamoto, Tetsuya Kambe, Kenji Takada, Hiroshi Nishihara
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 50 ページ: 8137-8139

    • DOI

      10.1039/C4CC02022G

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Coordinagion Programming of 2D Molecular Networks2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      Golden Jubilee Chemistry Conference
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-08-07 – 2015-08-07
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Interfacially Synthesized Electrically Conducting Palladium-Bis(dithiolene) Complex Nanosheet2015

    • 著者名/発表者名
      Tigmansu Pal, Tetsuya Kambe, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      International Workshop on Molecular Architectonics (IWMA) 2015
    • 発表場所
      Shiretoko, Japan
    • 年月日
      2015-08-05 – 2015-08-05
    • 国際学会
  • [学会発表] 低次元金属錯体分子ネットワークの配位プログラミングと電子・光機能2015

    • 著者名/発表者名
      西原寛
    • 学会等名
      福井大学講演会
    • 発表場所
      福井大学(福井・福井)
    • 年月日
      2015-07-30 – 2015-07-30
    • 招待講演
  • [学会発表] Coordinagion Programming of 1D and 2D Molecular Networks2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      5th Asian Conference on Coordination Chemistry
    • 発表場所
      Hong Kong、China
    • 年月日
      2015-07-14 – 2015-07-14
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 界面配位プログラミングによる錯体ワイヤ・ナノシートの創製2015

    • 著者名/発表者名
      西原寛
    • 学会等名
      早稲田大学講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京・早稲田)
    • 年月日
      2015-07-10 – 2015-07-10
    • 招待講演
  • [学会発表] 新しい二次元物質、金属錯体ナノシート CONASHの創製と応用2015

    • 著者名/発表者名
      西原寛
    • 学会等名
      「時代を刷新する会」新エネルギー委員会
    • 発表場所
      衆議院第一議員会館(東京・永田町)
    • 年月日
      2015-07-07 – 2015-07-07
    • 招待講演
  • [学会発表] 界面配位プログラミングによる錯体ワイヤ・ナノシートの創製2015

    • 著者名/発表者名
      西原寛
    • 学会等名
      元素ブロック高分子材料の創出 第6回公開シンポジウム
    • 発表場所
      メルパルク京都(京都・京都)
    • 年月日
      2015-07-02 – 2015-07-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Bottom-up fabrication of bis(dipyrrinato)zinc(II) complex nanosheet2015

    • 著者名/発表者名
      Ken Hoshiko, Ryota Sakamoto, Toshiki Yagi, Tatsuhiro Nagayama, Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      5th Asian Conference on Coordination Chemistry
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2015-06-30 – 2015-06-30
    • 国際学会
  • [学会発表] 2D Amino-based pi-conjugated Nickel Complex Nanosheets2015

    • 著者名/発表者名
      Eunice Phua, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      The 16th International Conference on the Science and Application of Nanotubes
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      2015-06-29 – 2015-06-29
    • 国際学会
  • [学会発表] 界面配位プログラミングによる一次元・二次元錯体の創製2015

    • 著者名/発表者名
      西原寛
    • 学会等名
      電気化学および境界領域の深化-谷口功学長退任記念講演会-
    • 発表場所
      熊本大学(熊本・黒髪)
    • 年月日
      2015-04-30 – 2015-04-30
    • 招待講演
  • [学会発表] Interfacial synthesis of electrochromic bis(teryridine)metal complex nanosheets2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji Takada, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学理工学部(千葉・船橋)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-26
  • [学会発表] Two Dimensional Amino-based p-conjugated Nickel Complex Nanosheets2015

    • 著者名/発表者名
      Eunice Phua, Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      文部科学省科学研究費補助金新学術領域 分子アーキテクトニクス第5回領域全体会議
    • 発表場所
      千葉大学(千葉・西千葉)
    • 年月日
      2015-03-23 – 2015-03-23
  • [学会発表] Coordination Programming of Metal Complex Pi - Nanosheets2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      13th Eurasia Conference on Chemical Sciences
    • 発表場所
      Bangalore, India
    • 年月日
      2014-12-16 – 2014-12-16
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アミン中心を持つジピリナト金属錯体ナノシートの創製2014

    • 著者名/発表者名
      永山達大, 星子健, LIU, Qian, 坂本良太, 西原寛
    • 学会等名
      日本化学会秋季事業 第4回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京・船堀)
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-14
  • [学会発表] 機能性「ボトムアップ型」金属錯体ナノシート・ナノワイヤ2014

    • 著者名/発表者名
      坂本良太, 永山達大, 豊田良順, 西原寛
    • 学会等名
      錯体化学第64回討論会
    • 発表場所
      中央大学(東京・後楽園)
    • 年月日
      2014-09-19 – 2014-09-19
  • [学会発表] Development of Coordination Compounds Immobilized on Carbon for Potential Electronic and Energy Storage Materials2014

    • 著者名/発表者名
      Kuo-Hui Wu, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      錯体化学第64回討論会
    • 発表場所
      中央大学(東京・後楽園)
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-18
  • [学会発表] Coordination Programming of Metal Complex Nanosheets2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      2nd Japan-UK Joint Symposium on Coordination Chemistry
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-18
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of metal complex pi-nanosheets and their redox and electronic properties2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      ACS National Fall Meeting San Francisco
    • 発表場所
      San Francisco, United States
    • 年月日
      2014-08-14 – 2014-08-14
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electrochromic Bis(Terpyridine) Metal Complex Nanosheets2014

    • 著者名/発表者名
      Kenji Takada, Shi Ting Yi, Ryota Sakamoto, Shunsuke Katagiri, Tetsuya Kambe, Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      41st International Conference on Coordination Chemistry
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2014-07-21 – 2014-07-21
    • 国際学会
  • [学会発表] Two Dimensional Highly Pi-conjugated Coordination Nanosheets2014

    • 著者名/発表者名
      Eunice Phua, Tetsuya Kambe, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      41st International Conference on Coordination Chemistry
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2014-07-21 – 2014-07-21
    • 国際学会
  • [学会発表] Interfacial Coordination Programming of Functional Molecular Networks2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      41st International Conference on Coordination Chemistry
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2014-07-21 – 2014-07-21
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Multinuclear Metalladithiolene Complexes and Nanosheets and Their Electronic Properties2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      The XXVI International Conference on Organometallic Chemistry
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-15
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Interfacial Synthesis of Electro-functional Metal Complex Nanosheets2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      Collaborative Conference on 3D & Materials Research 2014
    • 発表場所
      Seoul, South Korea
    • 年月日
      2014-06-24 – 2014-06-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Redox Chemistry and Electronic Conductivity of Metal Complex π-Nanowires and Nanosheets2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      The 7th German-Italian-Japanese Meeting of Electrochemists
    • 発表場所
      Padova, Italy
    • 年月日
      2014-06-15 – 2014-06-15
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metal Complex Networks for Energy Storage Materials2014

    • 著者名/発表者名
      Wu Kuo-Hui, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      新学術領域「分子アーキテクトニクス」第3回領域会議
    • 発表場所
      「滝の湯」コンベンションホール(山形・天童)
    • 年月日
      2014-06-13 – 2014-06-13
  • [学会発表] 液液界面を用いた一次元金属錯体ポリマーの整列合成2014

    • 著者名/発表者名
      松岡亮太, 坂本良太, 西原寛
    • 学会等名
      新学術領域「分子アーキテクトニクス」第3回領域会議
    • 発表場所
      「滝の湯」コンベンションホール(山形・天童)
    • 年月日
      2014-06-13 – 2014-06-13
  • [学会発表] Pd触媒を用いた水素終端化Si(100)表面のアリール化2014

    • 著者名/発表者名
      小林徹大, 山野井慶徳, 西原寛
    • 学会等名
      新学術領域「分子アーキテクトニクス」第3回領域会議
    • 発表場所
      「滝の湯」コンベンションホール(山形・天童)
    • 年月日
      2014-06-13 – 2014-06-13
  • [学会発表] 水素終端化シリコン電極上における金属錯体ワイヤの構築と電子輸送挙動2014

    • 著者名/発表者名
      前田啓明, 山野井慶徳, 西原寛
    • 学会等名
      新学術領域「分子アーキテクトニクス」第3回領域会議
    • 発表場所
      「滝の湯」コンベンションホール(山形・天童)
    • 年月日
      2014-06-13 – 2014-06-13
  • [学会発表] 金属錯体πナノシートの界面創製と物性2014

    • 著者名/発表者名
      坂本良太, 西原寛
    • 学会等名
      新学術領域「分子アーキテクトニクス」第3回領域会議
    • 発表場所
      「滝の湯」コンベンションホール(山形・天童)
    • 年月日
      2014-06-13 – 2014-06-13
  • [学会発表] Interfacial Synthesis of Redox-active Metal Complex Nanosheets2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      International Symposium on Synthetic Two-Dimensional Polymers
    • 発表場所
      Zurich, Switzerland
    • 年月日
      2014-06-02 – 2014-06-02
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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