2017 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of Molecular Super Proton Relay Material
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15H03791
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
芥川 智行 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (60271631)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
綱島 亮 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (70466431)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 水素結合 / インピーダンス / プロトン伝導 / 超分子 / 水酸化フラーレン / アモルファス / 吸着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分子性結晶内の水素結合様式とプロトン移動の制御から、スーパープロトンリレー材料を創製する事を研究目的とした。本年度は、水素結合性超分子チューブおよび球状の分子形状を有する水酸化フラーレン誘導体に着目した分子性材料を研究対象とし、プロトンリレー格子の構造・空間制御に関する検討を試みた。
アルキルアミド置換型のイソフタル酸が形成する分子間水素結合型6量体は、約1 nmの直径の内部ポアを有するリング状分子となり、分子間アミド結合によりリングが連結した中空チューブ構造を形成する。アルキル鎖長（n）に依存した分子集合体構造の変化が観測され、n = 14の場合にはチューブ型、n = 18の場合にはチューブ型とラメラ型の二種類の超分子集合体の形成が確認された。チューブ型の集積構造では、水分子がポア内を占有し、水－アルコール溶媒でゲル形成が確認される。さらにディスコチックヘキサゴナルカラムナー液晶相を発現し、誘電率の測定からチューブ内をプロトンリレー材料創製のための伝導パスとなる事が確認された。一方、ラメラ型の集積構造では、プロトンリレーを可能とする環境が形成せず、プロトン伝導度は観測されなかった。さらに、２本のアルキルアミド鎖を導入した安息香酸を用いた超分子集積構造の形成とプロトン伝導性の測定を実施した。
フラーレン表面に水酸基が複数個導入された水酸化フラーレンを研究対象とし、水やアルコール分子に対する分子吸着能とプロトン伝導性の相関に関する検討を試みた。球状分子が形成する水酸基による三次元水素結合ネットワーク構造は、アモルファス様の分子集合体を形成し、プロトン伝導に必要な３次元空間を形成する。これは、水酸化フラーレンに吸着される水またはアルコール分子の量により変化する事が可能であり、プロトン伝導度の絶対値と相関を示す事を明らかとした。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Synthesis of ordered carbonaceous frameworks from organic crystal2017
Author(s)
Hirotomo Nishihara, Tetsuya Hirota, Kenta Matsuura, Mao Ohwada, Norihisa Hoshino, Tomoyuki Akutagawa, Takeshi Higuchi, Hiroshi Junnai, Yoshiaki Matsuo, Jun Maruyama, Yuichiro Hayasaka, Hisashi Konaka, Yasuhiro Yamada, Takuya Kamimura, Hirofumi Nobukuni, Fumito Tani
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 8
Pages: 109-1-9
DOI
Peer Reviewed
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