Development of energy-conversion materials by control of supramolecular organization and vibronic interaction

通过控制超分子组织和电子振动相互作用开发能量转换材料

• 批准号: 21K05004
• 负责人: 中野 義明
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05004/
• 关键词: 有機熱電材料; 分子性導体; 超分子化学; フォノンエンジニアリング; 振電相互作用

低熱伝導率、低次元性、強相関電子系という特徴を持つ有機物に着目し、有機熱電材料の開発を目的として、主に以下の成果を得た。1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン（DABCO）をN-アルキル化したCnDABCO (Cn = CnH2n+1)カチオンを対成分とするTCNQラジカルアニオン塩の開発を行い、すでに合成した(C6DABCO)(TCNQ)2を含め、(CnDABCO)(TCNQ)2 (n = 4-7)、(C8DABCO)2(TCNQ)5、(C8DABCO)4(TCNQ)9を得た。X線構造解析の結果、これら全ての塩においてTCNQ分子は1次元積層カラムを形成していた。一方CnDABCOカチオンは、CnDABCO (n = 6-8)の場合は、アルキル基がTCNQ積層カラムに平行になるように配列し、C4DABCOの場合は、アルキル基がTCNQ積層カラムに垂直になるように配列していた。また、C5DABCOの場合は、アルキル基がTCNQ積層カラムに平行なものと垂直なものが存在する混合型となっていた。(CnDABCO)(TCNQ)2 (n = 4-7)では、TCNQ積層方向の1周期がn = 5以外の場合は4分子であるのに対し、n = 5の場合は6分子であった。(C5DABCO)(TCNQ)2では、結晶構造が複雑化し、TCNQ積層方向の周期が長くなっていることにより、熱伝導率の低減が期待できる。(CnDABCO)(TCNQ)2 (n = 4-7)は半導体的導電挙動を示し、室温導電率は、0.1-10 S cm-1程度の比較的高い導電性を示した。また、これらの錯体の磁化率は、1次元交互ハイゼンベルグ鎖様、または、キュリー様の振る舞いを示した。以上より、これらの錯体は、低次元強相関電子系であると考えられる。

Low thermal 伝 conductivity, low dimensional, strong phase masato an electronics と い う, 徴 を hold つ に the mesh し organic matter, organic thermoelectric materials の open 発 を purpose と し て, main に の results under を た. 1, 4 - ジ ア ザ ビ シ ク ロ [2.2.2] オ ク タ ン (DABCO) を N - ア ル キ ル change し た CnDABCO (Cn = CnH2n + 1) カ チ オ ン を composition と seaborne す る TCNQ ラ ジ カ ル ア ニ オ ン salt の open 発 を い, す で に synthetic し た (C6DABCO) (TCNQ) 2 を め, (CnDABCO) (TCNQ) 2 (n = 4-7), (C8DABCO)2(TCNQ)5, (C8DABCO)4(TCNQ)9を to get た. The X-ray structure analysis <s:1> results show that the <s:1> れら complete て <s:1> salt にお て てTCNQ molecules <s:1> 1-dimensional layering カラムを form <s:1> て た た た た. Party CnDABCO カ チ オ ン は, CnDABCO (n = 6-8) の は, ア ル キ ル base が TCNQ horizon カ ラ ム に parallel に な る よ う に column し, C4DABCO の は, ア ル キ ル base が TCNQ horizon カ ラ ム に vertical に な る よ う に match column し て い た. ま た, C5DABCO の は, ア ル キ ル base が TCNQ horizon カ ラ ム に parallel な も の と vertical な も の が exist す る hybrid と な っ て い た. (CnDABCO) (TCNQ) 2 (n = 4 to 7) で は, TCNQ horizon direction outside の の 1 cycle が n = 5 occasions は 4 molecular で あ る の に し seaborne, n = 5 の occasions は 6 molecular で あ っ た. (C5DABCO) (TCNQ) 2 で は, crystal structure が 雑 し and TCNQ horizon direction の long cycle が く な っ て い る こ と に よ り, low thermal 伝 conductivity の が expect reduction で き る. The conductivity of the (CnDABCO)(TCNQ)2 (n = 4-7) <s:1> semiconductor 挙 dynamic を shows, the room-temperature conductivity, and the degree of <s:1> comparison of 0.1-10 S cm-1 shows the high <s:1> conductivity を shows <s:1> た. ま た, こ れ ら の misprinted の susceptibility は, 1 dimensional interaction ハ イ ゼ ン ベ ル グ lock others, ま た は, キ ュ リ ー others の vibration る dance い を shown し た. The above よ よ, <s:1> れら, <s:1> errors and low-dimensional strong-phase related electrons are であると and えられる.

项目成果

モノアルキル化DABCOとTCNQ誘導体から成るラジカルアニオン塩の構造と物性

由单烷基化 DABCO 和 TCNQ 衍生物组成的自由基阴离子盐的结构和物理性质

• 发表时间: 2021
• 作者: Keigo Cho;Masahiro Tsuda;Naoka Amamizu;Taigo Kamimura;Kazuaki Tokuyama;Keisuke Sasaki;Yuta Hayashi;Ryouhei Kishi;Yasutaka Kitagawa;小川凌平，石田耕大，岡本尚大，石川学，中野義明，大塚晃弘，矢持秀起
• 通讯作者: 小川凌平，石田耕大，岡本尚大，石川学，中野義明，大塚晃弘，矢持秀起

N-アルキル化DABCOを対成分とするTCNQ部分電荷移動塩の構造と物性

以 N-烷基化 DABCO 作为配合组分的 TCNQ 部分电荷转移盐的结构和物理性质

• 发表时间: 2023
• 作者: Naoka Amamizu;Keisuke Sasaki;Keigo Cho;Taigo Kamimura;Kazuaki Tokuyama;Yuta Hayashi;Masahiro Tsuda;Ryohei Kishi;Masayoshi Nakano;Yasutaka Kitagawa;中井暁量，立木実，石川学，中野義明，大塚晃弘
• 通讯作者: 中井暁量，立木実，石川学，中野義明，大塚晃弘

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N-アルキルDABCOを対カチオンとするF2TCNQラジカルアニオン塩の結晶構造と物性

以N-烷基DABCO为抗衡阳离子的F2TCNQ自由基阴离子盐的晶体结构和物理性质

• 发表时间: 2023
• 作者: Y. Ikabata;T. M. Maier;J. Seino;H. Nakai;増田怜旺，石川学，大塚晃弘，中野義明
• 通讯作者: 増田怜旺，石川学，大塚晃弘，中野義明

Strong Proton-Electron Coupling in π‐Planar Metal Complex with Redox‐Active Ligands

具有氧化还原活性配体的 π 平面金属配合物中的强质子-电子耦合

• DOI: 10.1002/anie.202204521
• 发表时间: 2022
• 期刊: Angewandte Chemie International Edition
• 作者: Huang Pingping;Yoshida Yukihiro;Nakano Yoshiaki;Yamochi Hideki;Hayashi Mikihiro;Kitagawa Hiroshi
• 通讯作者: Kitagawa Hiroshi