新しいミクロ多孔性金属ボロン酸化物に基づいた空間電荷輸送物質の開発

1.遷移金属置換したPKUグループ八面体の多孔性骨格を持つアルミノケイ酸塩の系(PKUグループ)は安定して合成することができる。これらの物質は八面体骨格を含む多孔性の材料として新しいものである。主たるチャンネルは、PKU-1,-2,-5でそれぞれ18員環、24員環、10員環から成っており、その直径は9.5A、14A、4.4Aとなっている。これらの骨格の位相幾何学は非常に特異なもので、例えばシスとトランスの八面体の鎖というような、二つの異なるエッジを共有したAlO_6八面体の鎖から形成されている。ホウ酸塩のグループは骨格の負の電荷を補正するためにその骨格に結合している。PKUの系において、この八面体のサイトを他の金属イオンで置換することが可能かどうか探索することは非常に興味深い。我々は、ガリウムを用いてPKU-1の構造を持っガロボレイト(HGa_3B_6O_<12>(OH)_4)を同じ合成条件で合成することができるということを発見した。その格子定数はアルミニウムの場合より明らかに大きくなっている。我々はまた、同様の反応を遷移金属の系でも行なった。いくつかの遷移金属はアルミニウムと部分的に置換することができ、HAl_<2.4>Fe_<0.6>B_6O_<12>(OH)_4とHAl<2.5>Cr_<0.5>B_6O_<12>(OH)_4のようなPKU-1の構造を持った物質を形成することができた。遷移金属イオンによる置換においても、骨格の多孔率と同様に格子定数の変化が見られた。可能性という観点からすると、d元素を含むミクロ多孔体の骨格はもととなったPKUよりも興味深いものである。なぜなら、触媒やイオン交換、分子ふるいのような化学的特性だけでなく、物理特性や電子的な作用を仕立て上げる手段を提供するかもしれないからである。それらの電気的磁気的特性についての研究は現在進行中である。2.化学的にインターカレートされたバーネサイトバーネサイトは、エッジを共有したMnO_6八面体から成る2次元の層状構造を持ち、その層の間を水分子やアルカリ金属陽イオン、あるいはプロトンが占有している。層間のアルカリ金属陽イオンは可動で、容易にいくつかの他の一価あるいは二価の陽イオンと置き換えることができる。最近になって、イオン交換やその他の化学的操作により様々な化学的インターカレーションを行ったバーネサイトを合成することに成功した。そして、これらの物質の電気伝導度が、層間に存在する陽イオンの種類と水の量によって非常に敏感に変化することを観測した。この研究は、電気伝導の機構の解明と、新しい機能性物質の探索という点で特に重要なものである。

1.遷移金属置換したPKUグループ八面体の多孔性骨格を持つアルミノケイ酸塩の系(PKUグループ)は安定して合成することができる。これらの物質は八面体骨格を含む多孔性の材料として新しいものである。主たるチャンネルは、PKU-1,-2,-5でそれぞれ18員環、24員環、10員環から成っており、その直径は9.5A、14A、4.4Aとなっている。これらの骨格の位相幾何学は非常に特異なもので、例えばシスとトランスの八面体の鎖というような、二つの異なるエッジを共有したAlO_6八面体の鎖から形成されている。ホウ酸塩のグループは骨格の負の電荷を補正するためにその骨格に結合している。PKUの系において、この八面体のサイトを他の金属イオンで置換することが可能かどうか探索することは非常に興味深い。我々は、ガリウムを用いてPKU-1の構造を持っガロボレイト(HGa_3B_6O_<12>(OH)_4)を同じ合成条件で合成することができるということを発見した。その格子定数はアルミニウムの場合より明らかに大きくなっている。我々はまた、同様の反応を遷移金属の系でも行なった。いくつかの遷移金属はアルミニウムと部分的に置換することができ、HAl_<2.4>Fe_<0.6>B_6O_<12>(OH)_4とHAl<2.5>Cr_<0.5>B_6O_<12>(OH)_4のようなPKU-1の構造を持った物質を形成することができた。遷移金属イオンによる置換においても、骨格の多孔率と同様に格子定数の変化が見られた。可能性という観点からすると、d元素を含むミクロ多孔体の骨格はもととなったPKUよりも興味深いものである。なぜなら、触媒やイオン交換、分子ふるいのような化学的特性だけでなく、物理特性や電子的な作用を仕立て上げる手段を提供するかもしれないからである。それらの電気的磁気的特性についての研究は現在進行中である。2.化学的にインターカレートされたバーネサイトバーネサイトは、エッジを共有したMnO_6八面体から成る2次元の層状構造を持ち、その層の間を水分子やアルカリ金属陽イオン、あるいはプロトンが占有している。層間のアルカリ金属陽イオンは可動で、容易にいくつかの他の一価あるいは二価の陽イオンと置き換えることができる。最近になって、イオン交換やその他の化学的操作により様々な化学的インターカレーションを行ったバーネサイトを合成することに成功した。そして、これらの物質の電気伝導度が、層間に存在する陽イオンの種類と水の量によって非常に敏感に変化することを観測した。この研究は、電気伝導の機構の解明と、新しい機能性物質の探索という点で特に重要なものである。