分子性ポーラス結晶で安定化された水ナノチューブの構造とダイナミクス

分子多孔晶体稳定水纳米管的结构和动力学

• 批准号: 16041237
• 负责人: 田所 誠
• 金额: $ 3.71万
• 依托单位: Tokyo University of Science (2005)Osaka City University (2004)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16041237/
• 关键词: 超分子; 水素結合; 水クラスター; 金属錯体; ゼオライト; 相転移; プロトン伝導; 氷; ポーラスクリスタル; クリスタルエンジニアリング; 超分子結晶

私たちは分子で作られたナノポーラス結晶の中に水分子を閉じこめて、ナノサイズの3層構造をもつ水クラスターチューブを構築した。このクラスターチューブは〜1.6nmの直径をもつ空孔に閉じこめられているため、中心付近の水分子が水-氷に関係する転移挙動(Fig.3)を明らかにしつつある。生体分子と水分子との相互作用は理論科学を中心に発展したきたが、このような分子結晶の水素結合骨格に捉えられた3層系の水クラスターは、生体分子の水との関わり合いを研究する上で、過冷却や構造水などの重要なモデルを提供することができる。我々が現在まで得ている結果は、このクラスターの水-氷転移に関係する一次転移が-40℃付近で起こる。0〜-40℃までの間で重水置換結晶に関する固体の^2H-NMR測定の結果、この過冷却領域で分子レベルまで空孔が狭められたことによる連続的な相変化が観測され、単純な理論でのフィッテングできる動きを持つことが判明した。さらに、低温での熱測定による結果は、完全に氷化するのに-120℃であることが判り、その固化の仕方は転移ではなく不整合であった。また、-220℃付近ではプロトンのオーダーと思われる弱い発熱ピークが観測された。さらに、一次転移温度以下でのX線結晶構造解析と比較した結果(Fig.2)、-120℃の固化温度では、恐らく、氷の二配位の水素結合構造でディスオーダーしている特殊な水分子部分が局在化するものと考えている。この研究では、過冷却部分と一次相転移温度以下-150℃でのX線結晶構造解析を行おうとしている。また、茨城大学の新村先生との共同研究によって、中性子線を用いた実験を行い、プロトン情報に関係するデータの収集を行っている最中である。また、このような相転移挙動を持つ新しい分子性ナノポーラス結晶を見出すことに成功した。この結晶についても水分子の構造学的な転移挙動を明らかにすると共に、水分子クラスターのもつ、プロトン移動度の構造活性相関を研究していきたいと考えている。

Private た ち は molecular で as ら れ た ナ ノ ポ ー ラ ス crystallization の を に water molecules in the closed じ こ め て, ナ ノ サ イ ズ の three layers structure を も つ water ク ラ ス タ ー チ ュ ー ブ を build し た. こ の ク ラ ス タ ー チ ュ ー ブ は ~ 1.6 nm diameter の を も つ に empty hole closed じ こ め ら れ て い る た め, center pay nearly の が water - the water molecule 氷 に masato is す る planning 挙 move (Fig. 3) を Ming ら か に し つ つ あ る. Born body と water molecules と の を は interaction theory science center に 発 exhibition し た き た が, こ の よ う な molecular crystal の water element combined with bone に catch え ら れ た 3 series の water ク ラ ス タ ー は, raw water body molecular の と の masato わ り close い を research す る で, a cooling water な や structure ど の important な モ デ ル を provide す る こ と が で き る. Now I 々 が ま で have て い る results は, こ の ク ラ ス タ ー の water - 氷 planning move に masato is す る move a planning が pay nearly で up to 40 ℃ こ る. Between 0 ~ 40 ℃ - ま で の で heavy water displacement crystallization に masato す る solid の ^ 2 h - NMR measurement の results, こ の cooling field で molecular レ ベ ル ま で empty holes が め ら れ た こ と に よ る even 続 な phase variations of が 観 measuring さ れ, pure な 単 theory で の フ ィ ッ テ ン グ で き る dynamic き を hold つ こ と が.at し た. さ ら に, low temperature で の thermal measurement に よ る results は, completely に 氷 change す る の に - 120 ℃ で あ る こ と が り, そ の curing の shi fang は planning move で は な く unconformity で あ っ た. ま た, pay nearly - 220 ℃ で は プ ロ ト ン の オ ー ダ ー と think わ れ る weak い 発 hot ピ ー ク が 観 measuring さ れ た. さ ら に, a planning under temperature で の X-ray crystal structure parsing と compare し た results (Fig. 2), - 120 ℃ の curing temperature で は, fear ら く, 氷 の second ligand の water element combination で デ ィ ス オ ー ダ ー し て い る special part が bureau な water molecules in the す る も の と exam え て い る. <s:1> <s:1> study で て, overcooled part と primary phase 転 shift temperature below -150℃で <s:1> X-ray crystallization structure analysis を row おうと て て る る る Mr ま た, ibaraki university の saemaul undong と の joint research に よ っ て, temper in line を い た be 験 を い, プ ロ ト ン intelligence に masato is す る デ ー タ の 収 set を line っ て い る in most で あ る. ま た, こ の よ う な phase planning 挙 move を hold つ new し い molecularity ナ ノ ポ ー ラ ス out crystallization を す こ と に successful し た. こ の crystallization に つ い て も water molecules の tectonics な planning 挙 move を Ming ら か に す る と に, water molecules ク ラ ス タ ー の も つ, プ ロ ト ン mobile degrees の tectonic active phase masato を research し て い き た い と exam え て い る.

项目成果

One-Dimensional Void-Space Arrays Constructed from Coordination Polymer with Bowl-Like Frameworks of Cavitands

由具有碗状空配体框架的配位聚合物构建的一维空隙空间阵列

• 发表时间: 2005
• 期刊: Chem.Commun
• 作者: M.Tadokoro;S.U-.Mizugaki;K.Isobe;M.Kozaki;K.Okada
• 通讯作者: K.Okada

Pressure Effect on a Conductive Coordination Compound [Cu (TANC)](F)_<0.5> with New Radical Frameworks

压力对具有新自由基框架的导电配位化合物 [Cu (TANC)](F)_<0.5> 的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: J.Phys.Soc.Jpn 75
• 作者: S.Yasuzuka;K.Murata;H.Yoshino;T.Fujimoto;M.Shimotori;M.Nakamura;M.Tadokoro
• 通讯作者: M.Tadokoro

総合論文「水素結合型金属錯体を用いた結晶設計と配列制御」

综合论文“利用氢键金属配合物进行晶体设计和排列控制”

• 发表时间: 2004
• 期刊: 有機合成化学会誌 第62巻6号
• 作者: M.Mitsumi;S.Umebayashi;Y.Ozawa;M.Tadokoro;H.Kawamura;K.Toriumi;田所 誠
• 通讯作者: 田所 誠

Molecular Designs for Self-Organized Superstructures(eds by. J.A.Schwarz, C.I.Contescu, K.Putyera)

自组织上层结构的分子设计（J.A.Schwarz、C.I.Contescu、K.Putyera 编辑）

• 发表时间: 2004
• 作者: M.Mitsumi;S.Umebayashi;Y.Ozawa;M.Tadokoro;H.Kawamura;K.Toriumi;Makoto Tadokoro;Makoto Tadokoro
• 通讯作者: Makoto Tadokoro

Rational syntheses of novel linear chain rhodium(I)-semiquinonato complexes using redox reaction of Rh4(CO)12 cluster with o-benzoquinone derivatives

• DOI: 10.1246/cl.2004.970
• 发表时间: 2004-08-05
• 期刊: CHEMISTRY LETTERS
• 影响因子: 1.6
• 作者: Mitsumi, M;Umebayashi, S;Toriumi, K
• 通讯作者: Toriumi, K