脱水素型Ｃ－Ｃ結合反応を用いたイオン伝導性有機構造体の合成

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本研究では、共有結合からなる有機構造体を用いた新たなイオン伝導体の合成についてともに検討を進めた。イオン伝導体とは固体にて様々なイオンを高速で輸送、伝導する材料であり、例えばプロトン（H+）やリチウム（Li+）を伝導する固体材料は燃料電池や二次電池の材料として要望されている。ここで有機構造体とは複数のモノマーの共有結合の方向を厳密に制御することによって、高い結晶性を有するポリマーのことを指す。主に二次元の結晶構造を有し、構造内部の修飾や結晶粒子形状制御が可能である。そのため多孔性材料としてのガス分離膜などへの応用が検討されている。本研究では有機構造体が有する設計性と規則性を活用し、機械的に安定であるイオン伝導体の合成を目的とした。特別研究員は有機合成の技術に長けているため、様々なイミン結合を利用した有機構造体の設計と合成を担当した。またホストグループは合成された有機構造体試料の構造、動的挙動、イオン伝導特性、および材料としての特性評価を担当した。具体的な研究実績は下記の二点である。（１）有機構造体の結晶成長を利用したコアシェル構造およびミックスリンカー型結晶の選択的合成と疎水性制御：アルデヒドとジアミンからなる有機構造体において、その高次構造とプロトン伝導制御に必須である材料の親・疎水性の制御を目的とし合成を進めた。異なるジアミンを構造中にホモあるいはヘテロに分布させることにより、親水性を厳密に制御できることを示した。（２）有機構造体の内部修飾によるリチウムイオン伝導体の合成：上記１の成果を展開し、アルデヒドとジアミンからなる有機構造体の内部をポリエチレングリコール（PEG）鎖で修飾し、リチウムイオン伝導体への展開を図った。内部に高密度かつ高運動性のPEG鎖を導入、Li+を含浸させることで固体Li+イオン伝導体を合成した。