金属伝導性を示す多孔性配位高分子の合成とその物性探索

金属有機構造体(MOF)と呼ばれる多孔性物質群は、骨格の構成要素を適切に設計することで多様な特性を付与することが可能である。特に電子伝導性のMOFは、多孔性の電子デバイスへの応用を見据えた次世代の材料として注目されているが、一般的に絶縁体であるMOFに有効な電子伝導パスを形成することが大きな課題となっている。本研究では、d電子系錯体では例外的に金属伝導性を示す一次元ハロゲン架橋複核金属錯体(MMX-chain錯体)に着目した。一次元鎖方向に電子伝導パスを有するMMX-chain錯体のジチオカルボキシラート配位子部分に余剰の配位サイトを導入し、MMX-chain錯体同士を金属イオンとの配位結合を通して連結することで、多孔性と電子伝導性の共存した三次元構造体(MMX-MOF)を合成し、その物性を探索することを目指した。前年度までの研究で、申請者は余剰の配位サイトとしてメチルエステル基が導入されたシクロヘキサンジチオカルボキシラート配位子を有する新規MMX-chain錯体を合成した。また、単結晶X線構造解析、電気伝導度および磁化率測定から伝導性一次元鎖構造を明らかにし、電子状態と導入された置換基の効果を詳細に議論した。本年度は、余剰の配位サイトとしてメチルエステル基およびカルボキシ基が導入された種々の脂肪族ジチオカルボキシラート配位子の系統的な合成方法を初めて確立した。さらに、メチルエステル基が導入されたジチオプロパノエート配位子を有する新規MMX-chain錯体を合成し、単結晶X線構造解析および電気伝導度測定から伝導性一次元鎖構造を同様に明らかにした。本研究は、配位子部分に置換基が付与されたMMX-chain錯体群を合成した初の例であり、低次元電子系において、置換基導入により新たな電子状態を発現させる指針を見出した点で、この研究のインパクトは大きいと言える。

金属有機構造体(MOF)と呼ばれる多孔性物質群は、骨格の構成要素を適切に設計することで多様な特性を付与することが可能である。特に電子伝導性のMOFは、多孔性の電子デバイスへの応用を見据えた次世代の材料として注目されているが、一般的に絶縁体であるMOFに有効な電子伝導パスを形成することが大きな課題となっている。本研究では、d電子系錯体では例外的に金属伝導性を示す一次元ハロゲン架橋複核金属錯体(MMX-chain錯体)に着目した。一次元鎖方向に電子伝導パスを有するMMX-chain錯体のジチオカルボキシラート配位子部分に余剰の配位サイトを導入し、MMX-chain錯体同士を金属イオンとの配位結合を通して連結することで、多孔性と電子伝導性の共存した三次元構造体(MMX-MOF)を合成し、その物性を探索することを目指した。前年度までの研究で、申請者は余剰の配位サイトとしてメチルエステル基が導入されたシクロヘキサンジチオカルボキシラート配位子を有する新規MMX-chain錯体を合成した。また、単結晶X線構造解析、電気伝導度および磁化率測定から伝導性一次元鎖構造を明らかにし、電子状態と導入された置換基の効果を詳細に議論した。本年度は、余剰の配位サイトとしてメチルエステル基およびカルボキシ基が導入された種々の脂肪族ジチオカルボキシラート配位子の系統的な合成方法を初めて確立した。さらに、メチルエステル基が導入されたジチオプロパノエート配位子を有する新規MMX-chain錯体を合成し、単結晶X線構造解析および電気伝導度測定から伝導性一次元鎖構造を同様に明らかにした。本研究は、配位子部分に置換基が付与されたMMX-chain錯体群を合成した初の例であり、低次元電子系において、置換基導入により新たな電子状態を発現させる指針を見出した点で、この研究のインパクトは大きいと言える。