配位結合とトポケミカル重合を利用した新規無機-有機ポリマーアロイの創製

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本研究では、配位高分子の骨格にモノマーを導入し、トポケミカル重合により、新規無機-有機ポリマーアロイの創製を目指す。ポリマーアロイとは、二成分以上の配位高分子相、ならびに、有機ポリマーの混合により得られる多成分系高分子を意味する。これにより、配位高分子相では磁性、有機高分子相では伝導性または誘電性の発現を目指して系の設計を進め、両物性の融合を目指している。本年度は、ホストフレームワークとして、スピンクロスオーバー部位を導入した多孔性配位高分子の合成に成功した。この錯体は室温付近で大きなヒステリシスを伴うスピン転移が観測され、磁気的双安定性を示す。また、鉄イオンのスピン状態の違いにより細孔サイズを変換可能な多孔構造を有する。得られた多孔性配位高分子に様々なゲスト分子を導入し、スピン状態の違い、並びに細孔サイズの違いによるゲスト吸着能を検討した。ベンゼンをはじめ多くのゲスト用いた場合には低スピン相から高スピン相へのスピン転移を、一方、二硫化炭素を導入した場合のみ、高スピン相から低スピン相へのスピン転移を観測した。このスピン状態は、ゲスト分子の交換により相互に変換可能であり、「室温」で「ガス分子」によるホスト骨格のスピン状態並びに、色調の「可逆的変換」に初めて成功した。また、ゲスト包接体のスピン転移のゲスト分子依存性についてベンゼン、チオフェン、フラン包接体を用いて検討を行った。ゲストサイズの大きなベンゼン包接体では、極低温までスピン転移が観測されないのに対し、チオフェン、フランとゲストサイズが小さくなるにつれ、50%の鉄イオンのみのスピン転移、2段階のスピン転移がそれぞれ観測された。この多孔構造内でチオフェン、ピロール分子を重合させることで、伝導性ポリマーの合成を試み、機能性の配位高分子と有機高分子の共存系への展開も検討している。