プロトンー電子協奏錯体の機能化とデバイス化

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本研究では、双安定金属錯体をもちいたプロトン－電子連動物性を示す機能性材料を開発し、従来にない新しいメカニズムに基づく磁気電気効果や光誘起物性変換を達成し、さらに界面上・複合デバイス内での挙動を調べることで、単一分子のもつ光学特性・磁性・誘電性をナノレベルのデバイスやエネルギー変換材料へと応用する技術基盤を形成することを最終目標として研究を進めている。本研究課題の全研究期間を通して、以下の３つの研究を推進している。（１）応力・電場応答性を示す双安定性材料の構築（２）プロトン応答性双安定性錯体の基板界面への担持と単一分子スイッチング（３）プロトン応答性双安定性錯体をもちいた全固体電池の開発令和４年度は、（１）に関連して、応力応答性を示す化合物の開発と物性評価として、顕著な圧力応答性を示すスピンクロスオーバー錯体の合成と磁化率測定を行った。弱い圧力で顕著な圧力応答を示すと考えられる物質系として、長鎖アルキル基を導入したスピン平衡錯体の合成を試みた。その結果、異なる長さの炭素鎖をもつアルキル基の導入に成功し、それぞれの鉄単核錯体の単離および単結晶Ｘ線構造解析による構造決定に成功した。磁化率測定の結果、２００Ｋ～４００Ｋの温度領域でスピンクロスオーバーを示すことが明らかとなり、ピストンシリンダーセルをもちいた圧力印加状態での磁化率測定を行ったところ、一般的なスピンクロスオーバー錯体と比べて、大きな圧力依存性を示すことがわかった。今後は、スピン転移前後の構造変化や圧力印加状態での構造解析などを中心として、応答性に関して検討を行うとともに、アルキル基を利用した基板への担持に関して研究を進める。