電子物性と動的プロトン物性の協奏した機能性物質の開拓

开发结合电子和动态质子特性的功能材料

• 批准号: 15J08529
• 负责人: 吉田 順哉
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J08529/
• 关键词: 有機伝導体; 水素結合; テトラチアフルバレン; カテコール

電子物性と水素結合の自由度が相関する新規の機能性物質の開拓を目的として、テトラチアフルバレン(TTF)に水素結合サイトを持つカテコール骨格が縮環した電子ドナー分子(Cat-TTF誘導体)を基盤とした有機伝導体の開発を行っている。当該年度は、当初の計画通り(i) 前年度に開発に成功した、2つのカテコール骨格を持つ(H2Cat)2-TTF分子を基盤とした、アニオンを含まない純有機伝導体の物性調査と(ii) ジカルボン酸からなる水素結合鎖をCat-TTF誘導体基盤の伝導体の対アニオンとして導入することを試みた。(i)前年度までに、X線構造解析からTTF骨格の酸化の電荷補償が水素結合部の部分的な脱プロトン化によってなされていることが示唆されていたが、水素結合部のディスオーダーのために詳細がはっきりしなかった。そこで、この物質の伝導度測定を行ったところ、室温において高い伝導性を示すため、TTF骨格は確かに酸化されていることが分かった。磁化率測定とラマン分光測定を行い、酸化状態を調査したところ、約+0.25価であることが分かった。このような酸化状態は珍しく、水素結合部の脱プロトン化とドナー分子の酸化状態が相関した特異な電子状態を持つ有機伝導体であることを見出した。(ii)ジカルボン酸のテトラブチルアンモニウム塩を電解質として用いて電解結晶の作製を行ったところ、エチレンジオキシ基を持つCat-EDOTTFの場合、ドナー分子のみからなる結晶を得られることが分かった。当初の狙いとは異なるが、(i)と同様に水素結合部の脱プロトン化とドナー分子の酸化状態が相関する興味深い物質であることが期待される。

Electronic property と water element combining の dof が masato す る new rules の functional material の pioneering を purpose と し て, テ ト ラ チ ア フ ル バ レ ン (the vera.ttf) に water element combination サ イ ト を hold つ カ テ コ ー ル bone が shrinkage ring し た electronic ド ナ ー molecules (Cat - induced body) the vera.ttf を base plate と し た organic 伝 conductor の open 発 を line っ て い る. When the annual は, の original plan through り before (I) annual に open 発 に successful し た, 2 つ の カ テ コ ー ル bone を hold つ molecular を base plate (H2Cat) 2 - the vera.ttf と し た, ア ニ オ ン を containing ま な い pure organic 伝 conductor の property survey と (ii) ジ カ ル ボ ン acid か ら な る water element combination lock を Cat - induced body base plate of the vera.ttf の 伝 conductor の ア seaborne ニ オ ン と し て import す る こ と を try み た. (I) before the annual ま で に, X-ray structure parsing か ら the vera.ttf bone の acidification の charge compensation element が water bungalows の part of な プ off ロ ト ン change に よ っ て な さ れ て い る こ と が in stopping さ れ て い た が, water bungalows の デ ィ ス オ ー ダ ー の た め に detailed が は っ き り し な か っ た. そ こ で, こ の material の 伝 conductance measurement line を っ た と こ ろ, room temperature に お い て high い 伝 conductivity を shown す た め, the vera.ttf bone は か indeed に acidification さ れ て い る こ と が points か っ た. Magnetic susceptibility determination とラ <s:1> spectrophotometric determination を conduct, acidification state を investigation <s:1> たと <s:1> ろ ろ, approximately +0.25価である とが とが points を った った. こ の よ う な acidification condition は Jane し く, water bungalows の プ off ロ ト ン change と ド ナ ー molecular の acidification phase state が masato し た specific な electronic state を hold つ organic 伝 conductor で あ る こ と を shows し た. (ii) ジ カ ル ボ ン acid の テ ト ラ ブ チ ル ア ン モ ニ ウ ム salt を electrolyte と し て in い を line っ て electrolysis crystallization の as system た と こ ろ, エ チ レ ン ジ オ キ シ base を hold つ Cat - EDOTTF の occasions, ド ナ ー molecular の み か ら な る crystallization を must ら れ る こ と が points か っ た. Original の previously い と は different な る が, (I) と with others に water element integration の プ off ロ ト ン change と ド ナ ー molecular の acidification phase state が masato す る tumblers deep い material で あ る こ と が expect さ れ る.

项目成果

A New Type of Purely Organic Conductor based on (H2Cat)2-TTF: Deprotonation-induced Unique Hydrogen-bond/Electronic Structures

基于(H2Cat)2-TTF的新型纯有机导体：去质子化诱导的独特氢键/电子结构

• 发表时间: 2016
• 作者: 吉田順哉;上田顕;熊井玲児;村上洋一;山川大路;宮本辰也;岡本博;森初果
• 通讯作者: 森初果

ビスカテコールTTFを基盤とした純有機伝導体：脱プロトン化に由来する特異な水素結合様式と電子構造・物性

基于双儿茶酚TTF的纯有机导体：独特的氢键模式、去质子化衍生的电子结构和物理性质

• 发表时间: 2016
• 作者: 吉田順哉;上田 顕;熊井玲児;村上洋一;山川大路;宮本辰也;岡本 博 ;森 初果
• 通讯作者: 森 初果

π電子－プロトン相関型Cat-TTF系有機伝導体における非線形伝導

π-电子-质子相关的 Cat-TTF 有机导体中的非线性传导

• 发表时间: 2017
• 作者: 岸本幸樹 ;上田 顕 ;砂入允哉 ;吉田順哉 ;植田大地 、吉沢英樹 ;森 初果
• 通讯作者: 森 初果

二次元水素結合ネットワークを有するイミダゾール‐スベリン酸共結晶におけるプロトン伝導度の異方性

二维氢键网络咪唑-辛二酸共晶质子电导率的各向异性

• 发表时间: 2017
• 作者: 砂入允哉;上田 顕;吉田順哉;森 初果
• 通讯作者: 森 初果

Anion substitution in hydrogen-bonded organic conductors: the chemical pressure effect on hydrogen-bond-mediated phase transition

氢键有机导体中的阴离子取代：化学压力对氢键介导的相变的影响

• DOI: 10.1039/c6ce01763k
• 发表时间: 2017
• 期刊: CrystEngComm
• 影响因子: 3.1
• 作者: J. Yoshida;A. Ueda;R. Kumai;Y. Murakami;H. Mori
• 通讯作者: H. Mori