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Superionic (superprotonic) conduction and its stimulus-responsive and rectifying behaviors in hybrid materials

混合材料中的超离子（超质子）传导及其刺激响应和整流行为

基本信息

批准号：
20H02708
负责人：
吉田幸大
金额：
$ 10.32万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02708/
关键词：
プロトン伝導全固体プロトン整流素子多孔性配位高分子プロトン-電子相関プロトン-電子混合伝導金属-有機構造体配位高分子ヘテロ接合膜次元クロスオーバー構造変換外場応答プロトン整流プロトン共役酸化還元反応整流性分子運動層状複水酸化物プロトン共役電子移動イオン液体

项目摘要

プロトン輸送を自在に制御するプロトニクス技術の確立において、プロトンの整流性、すなわち一方向性輸送の実現は必須の課題である。プロトン伝導性配位高分子（CP）と水酸化物イオン伝導性層状複水酸化物（LDH）の自立型メンブラン（free-standing membrane）から成るヘテロ接合膜を作製し、それをPd電極で挟むことにより、既報値（約100）を上回るプロトン整流比（200以上）を実現した。さらに、このプロトン伝導性CPメンブランは優れた曲げ特性を有しており、湾曲状態においても高プロトン伝導性を保持していることを見出した。伝導プロトン-伝導電子相関の実現ならびに制御において、強いプロトン-電子相関を有するπ平面金属錯体の設計指針の抽出は不可欠である。本年度は、レドックス活性なN,S-ドナー配位子から成るπ平面Pt(II)錯体のcis体とtrans体の単離に成功し、金属種の交換（Ni(II)/Pt(II)）に比べcis-trans異性化の方が顕著なプロトン-電子相関変化を示すことを密度汎関数理論（DFT）計算から明らかにした。さらに、有機溶媒中でのcis体からtrans体への異性化にも成功した。Cu(II)イオンを含む二次元CPにおいて、水との接触により層状構造を保持したままシート内構造が劇的に変化することを見出した。この構造変換により、Cu(II)二量体の解離に起因する磁化率上昇に加え、配位溶媒の配列構造の変化に伴う4桁以上のプロトン伝導度の向上を観測した。

The problem of establishing the technology of free transmission, rectifying the transmission and realizing the directional transmission is discussed. The free-standing membrane of conductive coordination polymer (CP) and hydroacidizing compound (LDH) was prepared by using Pd electrode as a bonding film, and the reported value (about 100) and rectification ratio (more than 200) were realized. In addition, it is necessary to maintain the high conductivity of the CP and the high conductivity of the CP. Design guidelines for π-plane metal complexes are indispensable for the realization of conductivity electron correlation and control of conductivity electron correlation. This year, the separation of cis and trans from active N, S-ligand into π-plane Pt(II) complex was successfully performed, and the method of metal species exchange (Ni(II)/Pt(II)) ratio cis-trans heterogenization was demonstrated by density function theory (DFT) calculation. In addition, cis and trans in organic solvents have been successfully transformed. Cu(II) is composed of two elements CP, water contact, layered structure, inner structure and outer structure. The structural transformation of Cu(II) and Cu(II) molecules results in the increase of magnetic susceptibility, the transformation of coordination structure of coordination solvent, and the upward measurement of magnetic conductivity.