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Establishment of a novel carrier doping method for molecular crystals and precise electronic state control

分子晶体新型载流子掺杂方法的建立及精确电子态控制

基本信息

批准号：
22KJ2334
负责人：
眞邉潤
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2334/
关键词：
イオン交換クラウンエーテル単結晶X線構造解析電気伝導性

项目摘要

【研究目的】本研究では、イオン交換機能を利用したキャリア量制御法の開発を目指す。対象物質として、クラウンエーテルによって形成されるイオンチャネル構造と、局在電子系を形成する[Ni(dmit)2]が共存した結晶Li2([18]crown-6)3[Ni(dmit)2]2 (Li塩)を用いる。このLi塩を金属イオンが含まれた水溶液中に浸すと、結晶内のLi＋と水溶液中の金属イオンが交換される。この機能を利用してCa2＋イオンと電子受容性のCu2＋イオンを同時に交換することで、結晶に注入するキャリア量の制御を行う。【実施計画と成果】本年度は、Ca2+イオン交換後の結晶に対する単結晶X線構造解析やイオン交換機構の検討及び、Ca2+イオンとCu2+イオンの同時交換とその元素分析・電気伝導性評価を目指した。まず、Li塩をCa2+イオンを含む水溶液中に浸したイオン交換後の結晶（Ca塩）について単結晶X線構造解析を行った。その結果、Ca塩の超分子カチオンユニット中のクラウンエーテルの数は、Li塩に比べて減少しており、このイオン交換ではLi+イオンだけでなく結晶中のクラウンエーテルも水溶液中へ放出されることが明らかになった。また、Ca2+イオンと等量程度のクラウンエーテルが含まれた水溶液中にLi塩を浸してもイオン交換は進行しないことから、水溶液中の過剰なクラウンエーテルがイオン交換に影響を及ぼすことを明らかにした。次いで、Ca2+イオンとCu2+イオンの濃度比を調製した水溶液を用いてイオン交換を行った。この際、結晶中にCa2+イオンとCu2+イオンが同時に導入されることで、結晶中のキャリア量を制御できる。実際に交換を行った試料に対してEPMA測定を行った結果、両イオンが結晶中に導入されることが明らかになった。さらに、交換後の結晶の室温抵抗率は、Li塩に比べて6桁も低下することを確認した。

[Objective] This study aims to provide guidance for the development of quantitative control methods by utilizing the exchange function. For example, the formation of [Ni(dmit)2] and blue-shifted crystals Li2 ([18]crown-6)3[Ni(dmit)2]2 (Li) in the electron system of the imaging substance. The Li+ ions in the crystals are exchanged with the metal ions in the aqueous solution. This function is used to control the amount of Ca2+ ions injected into the crystal and the electron capacitance of Cu2+ ions simultaneously. [Implementation Plan and Results] This year, the following topics were included: X-ray structural analysis of single crystals after Ca2 + ion exchange, investigation of ion exchange mechanism, elemental analysis and electrical conductivity evaluation of simultaneous Ca2 + ion exchange and Cu2 + ion exchange. X-ray structural analysis of crystals after immersion in aqueous solution containing Ca 2+ and Li 2+. As a result, the number of Ca ~(2 +) supramolecular molecules in the solution is reduced, and the number of Li ~(2 +) ions in the solution is reduced. In aqueous solutions containing Ca2 + ions, the exchange of Li ions takes place. In aqueous solutions, the exchange of Li ions takes place. The concentration ratio of Ca2 + to Cu2 + in aqueous solution was adjusted. In this case, the amount of Ca2 + and Cu2 + in the crystallization is controlled by the simultaneous introduction of Ca2 + and Cu2 +. The results of the EPMA assay were as follows: The room temperature resistivity of the crystal after exchange is lower than that of the crystal after exchange.

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Capture and release of ions and molecules through an ion exchange function based on a supramolecular cation system

通过基于超分子阳离子系统的离子交换功能捕获和释放离子和分子

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Jun Manabe;Sadafumi Nishohara
通讯作者：
Sadafumi Nishohara

Development of capture and release of ions and molecules in Ni(dmit)2 crystals responding to the solution environment

Ni(dmit)2 晶体中离子和分子的捕获和释放对溶液环境的响应的发展

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Jun Manabe;Mizuki Ito;Katsuya Ichihashi;Daisuke Konno;Masaru Fujibayashi;Goulven Cosquer;Katsuya Inoue;Tomoyuki Akutagawa;Kiyonori Takahashi;Takayoshi Nakamura;Sadafumi Nishihara
通讯作者：
Sadafumi Nishihara

Capture and release of ion and molecule using ion channel structure in Ni(dmit)2 single crystal

利用Ni(dmit)2单晶中的离子通道结构捕获和释放离子和分子

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Jun Manabe;Mizuki Ito;Katsuya Ichihashi;Daisuke Konno;Masaru Fujibayashi;Goulven Cosquer;Katsuya Inoue;Tomoyuki Akutagawa;Takayoshi Nakamura;Sadafumi Nishihara
通讯作者：
Sadafumi Nishihara

[18]crown-6イオンチャネル構造を有する[Ni(dmit)2]塩の固相イオン・分子交換機能の開拓

[18]冠6离子通道结构[Ni(dmit)2]盐固相离子/分子交换功能的开发