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遍歴電子-プロトン相関を基盤とした新奇金属錯体の創成と物性開拓

基于巡回电子-质子关联的新型金属配合物的创建和物理性质的开发

基本信息

批准号：
20J14836
负责人：
木村要二郎
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

固体中で水素結合中のプロトン運動と電子系がカップルするプロトン‐電子相関系は、温度や圧力、電場などの外場に対するプロトン（電子）応答を介した電子（プロトン）物性の制御が期待されることから、近年非常に注目を集めている。本研究では、プロトンの脱着に伴い電子構造が大きく変化する（分子内でプロトンと電子が相関する）金属錯体に着目し、相関系の実現を目指した。当該年度では、特に伝導電子とプロトンが相関する系の実現という観点から、分子全体にわたる広いπ共役系とルイス塩基性カルボニル酸素を持つナフトキノン配位子を有するニッケルジチオレン錯体に着目した。さらに、DFT計算から配位子に結合したプロトンの脱着が錯体の電子構造を大きく変化させることを見出した。錯体の特徴であるルイス塩基性カルボニル酸素に着目し、新規に合成した錯体と水分子を共結晶化することで水分子を含む分子性結晶の作成に成功した。単結晶X線構造解析から、錯体がπ積層カラムを形成し、π積層カラムと水分子の１次元水素結合ネットワークが水素結合を形成していることを明らかにした。直流四端子法による電子伝導度測定、電子ブロッキング電極を用いた交流インピーダンス測定から、本錯体がプロトン‐電子混合伝導を示す初のπ平面中性金属錯体であることを明らかにした。続いて、中心金属をより大きな白金に置換することで、化学圧を用いた混合伝導体の物性制御を目指した。得られた白金錯体の単結晶X線構造解析から、ニッケル錯体に比べて格子が膨張していることを見出し、負の化学圧が印加されていることを確認した。また、交流インピーダンス測定から、室温プロトン伝導度が2桁向上することを明らかにし、プロトン‐電子混合伝導体において化学圧によるプロトン伝導の制御に成功した。

In solids, the electron system and the electron motion in the combination of water elements are closely related to the electron phase, temperature, pressure, electric field and external field. This study aims at the realization of the electron structure of metal complexes and their phase relationships. When the year is over, the special conduction electron and the correlation system are realized, and the molecular whole system is realized, and the basic interaction system is realized. The electronic structure of the ligand binding and dissociation was revealed by DFT calculation. The characteristics of the complex are as follows: 1. The synthesis of the complex and the co-crystallization of the water molecules are successful. X-ray structural analysis of single crystal, fault body, π layer, π layer, layer, DC four-terminal method for electronic conductivity measurement, electronic electrode application, AC conductivity measurement, electron hybrid conductivity demonstration, and π plane neutral metal complex In addition, the central metal can be replaced by platinum, and the chemical pressure can be used to control the physical properties of mixed conductors. The X-ray structure analysis of platinum dislocation was carried out. The lattice expansion of platinum dislocation was observed and the negative chemical pressure was confirmed. The conductivity of the sample was measured at room temperature, and the conductivity of the sample was controlled successfully.