Syntheses of Porous Molecular Conductors toward Creating and Controlling Novel Electronic States

多孔分子导体的合成以创造和控制新型电子态

• 批准号: 21H01901
• 负责人: 井口 弘章
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Nagoya University (2022-2023)Tohoku University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H01901/
• 关键词: 多孔性配位高分子(MOF); 分子性導体; 一次元電子系; 電気伝導; ホストーゲスト相互作用; ナフタレンジイミド; 化学ドーピング; 多孔性配位高分子; ホスト－ゲスト相互作用

本研究では、有機結晶における新しい電子状態開拓法として分子の吸脱着を適用することを目指して、分子性導体と多孔性配位高分子(MOF)を融合した多孔性分子導体(PMC)の開発を行っている。本年度はこれまで取り組んできた「①骨格構造の次元性制御によるPMCの柔軟性の制御」に加えて、「②分子吸脱着によるPMCのバンド構造・バンドフィリング制御にも取り組んだ。①については新たに三回対称性を有するベンゼントリイミド(BTI)骨格に着目した。このBTI骨格を有する配位子及びPMCの合成を進めるにあたり、その導電特性の参考とするために、N-メチル化されたイミド基をもつBTI (BTI-Me)分子を用いて複数の電荷移動錯体を合成した。電気伝導度測定や分子軌道計算から、コバルトセニウムイオンを対カチオンに有する錯体は電荷秩序絶縁体であることが明らかとなった。一方、テトラメチルアンモニウムイオンを対カチオンに有する錯体はダイマーモット絶縁体であり、冷却していくと130 Kで構造相転移を起こして反強磁性的なスピン状態から強磁性的なスピン状態に転移する大変珍しい物質であることを見出した。これらの錯体における分子間のトランスファー積分は400 meVを超えるものあり、大きなバンド幅の形成が期待できる点で分子性導体としての高いポテンシャルを有していることを明らかにした。②についてはこれまでに合成してきたPMCが加熱により劣化しやすいことから、ナノ細孔中の高沸点溶媒を低沸点溶媒に交換し、ハロゲンガスやコバルトセンなどの酸化還元剤を用いたドーピングに取り掛かっている。しかし、酸化還元反応による構造変化や結晶性の劣化が見られることが多く、より堅牢なPMCを開発することが課題となっている。

In this study, a new electronic state development method for organic crystallization and molecular adsorption and desorption was developed to indicate the fusion of molecular conductors and porous coordination polymers (MOF). This year, the following items were added: ① Dimensional control of skeletal structure, PMC flexibility control, ② Molecular adsorption, PMC structure, PMC flexibility control. (1) The new three-way symmetry has been introduced into the BTI framework. The synthesis of these BTI ligands and PMCs has been carried out with reference to the conductivity properties of BTI (BTI-Me) molecules. Electric conductivity measurement and molecular orbital calculation The phase shift of the antiferromagnetic phase shift of the antiferromagnetic phase shift of the ferromagnetic phase shift. The intermolecular phase is 400 meV, and the amplitude is expected to increase. 2. The PMC is heated, deteriorated, and exchanged for a high boiling solvent or a low boiling solvent in the pores. The structural transformation and crystallization degradation of the acid and alkali elements are the main problems in PMC development.

项目成果

Bluish Hydrochromic Naphthalenediimide Salt: Change of Hydrogen-bond Interactions as the New Mechanism of Vapochromism

蓝色水变色萘二亚胺盐：氢键相互作用的变化作为汽致变色的新机制

• DOI: 10.1246/cl.210275
• 发表时间: 2021
• 期刊: Chemistry Letters
• 影响因子: 1.6
• 作者: Tanabe Tappei;Sato Tetsu;Fuku Kentaro;Uchida Kaiji;Yamauchi Tamon;Takaishi Shinya;Iguchi Hiroaki
• 通讯作者: Iguchi Hiroaki

Electrically conductive metallocycle: densely packed molecular hexagons assembled by π-radicals

导电金属环：由π自由基组装而成的密集分子六边形

• 发表时间: 2022
• 作者: 北野仁悟;芳野 遼;笹木健太;大谷 亮;宮坂 等;大場正昭;Aiko Fukazawa;Hiroaki Iguchi
• 通讯作者: Hiroaki Iguchi

Porous Molecular Conductor Constructed from Densely Packed Hexagonal Metallocycle

由致密堆积的六方金属环构成的多孔分子导体

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroaki Iguchi;Mengxing Cui;Ryuichi Murase;Shinya Takaishi;MasahiroYamashita
• 通讯作者: MasahiroYamashita

配位結合で構築する多孔性π積層骨格とその電子物性

配位键构建的多孔π堆叠骨架及其电子性质

• 发表时间: 2022
• 作者: Chenzhu Yin;Masakazu Mukaida;Shohei Horike;Kazuhiro Kirihara;Shogo Yamane;Zhenya Zhang and Qingshuo Wei;Aiko Fukazawa;井口 弘章
• 通讯作者: 井口 弘章

Interdigitated Pt?Br chains with π-stacking: an approach toward Robin?Day class I mixed valency in MX-chain complexes

具有 π 堆积的叉指 Pt?Br 链：MX 链复合物中 Robin?Day I 类混合价的一种方法

• DOI: 10.1039/d1dt02996g
• 发表时间: 2021
• 期刊: Dalton Transactions
• 影响因子: 4
• 作者: Afrin Unjila;Fuku Kentaro;Cui Mengxing;Iguchi Hiroaki;Mian Mohammad Rasel;Nakanishi Ryo;Takaishi Shinya;Yamashita Masahiro
• 通讯作者: Yamashita Masahiro