2021 Fiscal Year Annual Research Report
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18H01949
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
中村 貴義 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (60270790)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超分子 / 誘電性 / 極性結晶 / 磁性 / マルチフェロイック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
結晶性の分子材料においては、個々の分子の構造・電子状態のみならず、結晶内での分子配列が機能発現の根源となる。結晶内の分子配列は、基本的に分子間相互作用により決定される。超分子構造は複数の分子が、分子間相互作用を介して集合することにより生成する。従って、超分子構造を出発点として結晶設計を行うことは自然の流れである。本研究においては、極めてフレキシブルな超分子構造を用いて、結晶の持つ対称性を利用しつつ、分子の動的空間を構築し、結晶内における分子の動的過程により発現する、強誘電性などの機能性を開拓し、当該アプローチの妥当性と普遍性を明確に示すことを目的としている。
本年度は、エントロピーの増大に伴う負の熱膨張（NTE）に着目し、結晶内での分子回転を利用したNTE材料の開拓を行った。環サイズの大きいdibenzo[24]crown-8は直接ヘテロ環カチオンを包接可能であり、隣り合う分子間でベンゼン環を介してπ‐π相互作用が働くことにより、結晶内でチャネル構造を形成する。今回、ヘテロ環カチオンとしてpyridazinium および1-methylpyridiniumを導入した結晶を合成し、構造及びNTE特性を精査した。その結果、いずれの結晶においても比較的大きな一軸性のNTEが見られた。この他、新奇なメカニズムに基づく水分子のチャンネル内輸送と同位体効果に関して研究を進め、水と重水で輸送特性に大きな差がみられることを明らかにし、分子レベルでの機構解明を行った。さらに、強磁性オキザレート錯体と分子ローター構造を組み合わせた結晶について、マルチフェロイック性を精査した。強誘電性と強磁性の強い結合を示唆する結果が得られ、分子性マルチフェロイック材料として極めて有望であることが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(11 results)
