多彩な幾何学的形状を有する金属錯体ナノチューブの創製と機能開拓

各种几何形状金属复合纳米管的创建和功能开发

• 批准号: 19J23310
• 负责人: 青木 健太郎
• 金额: $ 1.98万
• 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: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J23310/
• 关键词: 多核金属錯体; ナノチューブ; 疎水性ナノ細孔; プロトン伝導; 水クラスター; 固液相転移; 金属錯体; ナノ細孔; ナノ空間

金属錯体ナノチューブは、環状多角形錯体をハロゲン分子で酸化的高分子化することによってボトムアップ的に合成され、一次元疎水性ナノ細孔の細孔径や形状を精密に設計できるという特徴を有する。本研究では、このボトムアップ合成法の利点を活かして、多彩な機能や幾何学的形状を有する疎水性ナノ細孔の創成および機能開拓を目指す。前年度までの研究で、申請者は超プロトン伝導性の発現を狙ってフッ素で置換基修飾した配位子を用いて環状四角形錯体を合成し、臭素により酸化的に重合して正方柱型の金属錯体ナノチューブを合成した。得られたナノチューブは、フッ素置換していないナノチューブよりも高いプロトン伝導度が観測され、ナノ細孔の表面をフッ素修飾したことによる疎水性の向上を明らかにした。本年度は、この金属錯体ナノチューブの疎水性ナノ細孔中に包接された水の相転移挙動を詳細に検討した。示差走査熱量測定から、-170～30 ℃の加熱・冷却過程において水の固液相転移由来の吸熱・発熱ピークは観測されず、バルクの水の相転移挙動とは大きく異なることを見出した。また、温度可変固体核磁気共鳴分光測定から、水由来の信号の半値幅は連続的に変化し、疎水性ナノ細孔中に包接された水は連続的に固液相転移することが示唆された。また、フッ素置換してナノ細孔の疎水性が向上したことによる水の相転移挙動への影響を、無置換体と比較することで検討した。さらに、低温のプロトン伝導度測定を行い、固体核磁気共鳴分光測定の結果を比較することで、固液相転移に伴う水分子の運動の連続的な凍結とプロトン伝導性の間に明瞭な相関関係を見出した。本研究はナノ細孔の疎水性を制御し、細孔中に閉じ込められた水分子の静的・動的な物性を実験的に観測した初の例であり、ナノ細孔中の水分子に関する理解を深める上でこの研究のインパクトは大きいと言える。

Metal misprinted ナ ノ チ ュ ー ブ は, circular polygon misprinted を ハ ロ ゲ ン molecular polymer melt す で acidification る こ と に よ っ て ボ ト ム ア ッ プ に synthetic さ れ, a yuan 疎 water-based ナ ノ pores の fine aperture shape や を precision に design で き る と い う, 徴 を have す る. This study で は, こ の ボ ト ム ア ッ プ synthesis の tartness を live か し て, colorful な function や geometry shape を す る 疎 water-based ナ ノ pores の chuang cheng お よ び function develop を refers す. Before annual ま で で の study, applicants は プ ロ ト ン 伝 conductivity の 発 を now being っ て フ で ッ element permutation matrix modifiers し た ligand を with い て annular quadrangle misprinted を synthetic し, smelly に よ り acidification に overlap し て の is square column type metal misprinted ナ ノ チ ュ ー ブ を synthetic し た. Have ら れ た ナ ノ チ ュ ー ブ は, フ ッ element displacement し て い な い ナ ノ チ ュ ー ブ よ り も high い プ ロ ト ン 伝 conductance が 観 measuring さ れ, ナ ノ pores の surface を フ ッ element modified し た こ と に よ る 疎 water-based の を up Ming ら か に し た. This year は, こ の metal misprinted ナ ノ チ ュ ー ブ の 疎 water-based ナ ノ pores in に inclusion さ れ た water の phase planning 挙 move を detailed に beg し 検 た. Differential walkthrough calorimetry か ら ~ 30 ℃, - 170 の heating, cooling process に お い て の solid liquid water planning move origin の endothermic · 発 hot ピ ー ク は 観 measuring さ れ ず, バ ル ク の water の phase planning 挙 move と は big き く different な る こ と を shows し た. ま た, temperature variations of solid nuclear magnetic 気 resonance spectroscopic determination of か ら, water origin の の half numerical signal は picture even 続 に - し, waterborne ナ 疎 ノ pores in に inclusion さ れ た water は even 続 に solid liquid phase planning move す る こ と が in stopping さ れ た. ま た, フ ッ element displacement し て ナ ノ pores の 疎 water-based が upward し た こ と に よ る water の phase planning 挙 move へ の influence を, no replacement と body comparison す る こ と で beg し 検 た. さ ら に, low temperature の プ ロ ト ン 伝 conductance measurement line を い, solid nuclear magnetic 気 resonance spectroscopic determination of の results を す る こ と で and solid liquid phase planning move に う の の movement even 続 な freezing water molecules と プ ロ ト ン 伝 conductivity between の に clear な phase masato masato wearing を out し た. This study は ナ ノ pores の 疎 water-based を royal し, pores in に closed じ 込 め ら れ た の is static, dynamic water molecules な property を be 験 of に 観 measuring し た early の example で あ り, ナ ノ に の water molecules in the pores masato す る understand を deep め る on で こ の research の イ ン パ ク ト は big き い と said え る.

项目成果

環状三角形錯体中への極性および非極性のゲスト分子の包接

环状三角配合物中包含极性和非极性客体分子

• 发表时间: 2019
• 作者: Kentaro Aoki;Kazuya Otsubo;Yukihiro Yoshida;Kunihisa Sugimoto;Hiroshi Kitagawa;青木健太郎・大坪主弥・Garry Hanan・杉本邦久・北川宏
• 通讯作者: 青木健太郎・大坪主弥・Garry Hanan・杉本邦久・北川宏

A square-shaped complex with an electron-acceptor ligand: unique cubic crystal symmetry and similarity to the inorganic mineral katoite

具有电子受体配体的方形配合物：独特的立方晶体对称性和与无机矿物卡托石的相似性

• DOI: 10.1039/d1ce00994j
• 发表时间: 2021
• 期刊: CrystEngComm
• 影响因子: 3.1
• 作者: Aoki Kentaro;Otsubo Kazuya;Kitagawa Hiroshi
• 通讯作者: Kitagawa Hiroshi

二量体化したNi三核ストリング型錯体の構造と磁気特性

二聚Ni三核串配合物的结构与磁性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Kentaro Aoki;Kazuya Otsubo;Yukihiro Yoshida;Kunihisa Sugimoto;Hiroshi Kitagawa
• 通讯作者: Hiroshi Kitagawa

Synthesis, Structure and Magnetic Property of Dimerized Trinuclear Complex, Ni6Cl2(dpa)8(I5)2 (dpa－ = dipyridylamido anion)

二聚三核配合物Ni6Cl2(dpa)8(I5)2（dpa－ =联吡啶酰胺阴离子）的合成、结构和磁性

• 发表时间: 2021
• 作者: Kentaro Aoki;Kazuya Otsubo;Yukihiro Yoshida;Kunihisa Sugimoto;Hiroshi Kitagawa
• 通讯作者: Hiroshi Kitagawa