動的電子状態に基づく強誘電性金属錯体液晶の創製と分子デバイスへの応用

基于动态电子态的铁电金属络合物液晶的制备及其在分子器件中的应用

基本信息

批准号：
20J11519
负责人：
秋吉亮平
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J11519/
关键词：
混合原子価錯体液晶特性強誘電特性

项目摘要

本研究では、金属錯体特有の動的電子状態に基づく強誘電体材料の開発を目指した。強誘電体に関する研究は、無機化合物を中心に古くから行われているが、近年では設計の自由度から有機化合物や金属錯体を用いた分子性強誘電体が注目を集める。しかし、従来までの分子性強誘電体の多くは、キラリティーや非対称構造を組み込むなど、高度な分子設計が必要不可欠であった。本研究では、分子内に酸化数が異なる金属イオンを複数有する混合原子価錯体に着目し、構造誘起ではなく電子移動に立脚した強誘電体材料の開発を行った。具体的には、種々の本数の長鎖アルキル基を付与した混合原子価ビフェロセニウム錯体を合成し、液晶特性および強誘電特性の評価を行った。示差走査熱量測定（DSC）ならびに温度可変粉末X線回折測定（VT-PXRD）から、2本の長鎖アルキル基を導入した錯体は液晶特性を示さないが、4本の長鎖アルキル基を導入した錯体は液晶特性を示すことが明らかになった。また、温度可変メスバウアー測定から錯体は昇温に伴って、電子移動速度が飛躍的に大きくなることがわかった。更に、錯体は中心対称性を持つ（空間群P-1）にも関わらず、強い第二次高調波発生（SHG）を示し、中心金属の電子移動が自発分極を誘起していると示唆される。また、強誘電テスター（P-E測定）を用いて、強誘電特性を評価したところ、液晶状態において分極ヒステリシスが観測され、錯体は強誘電特性を示すことが明らかになった。一連の研究成果は、新たな概念の分子性強誘電体の開発に向けて有用な知見を与える。

在这项研究中，我们旨在开发基于金属配合物独有的动态电子状态的铁电材料。对铁电的研究已经进行了很长时间，主要集中于无机化合物，但是近年来，使用有机化合物和金属配合物的分子铁电基因由于设计自由的程度引起了人们的注意。然而，许多常规的分子铁电源对于结合晚期分子设计（例如手性和不对称结构）至关重要。在这项研究中，我们集中在分子内具有不同氧化数的多种金属离子的混合价复合物上，并基于电子转移而不是结构引起的，开发了铁电材料。具体而言，合成了具有不同数量的长链烷基的混合价双属族配合物，并评估了液晶特性和铁电特性。差异扫描量热法（DSC）和可变的温度粉末X射线衍射测量（VT-PXRD）表明，引入了两个长链烷基的复合物，其中引入了两个长链烷基，没有表现出四个长链烷基的复合物，其中引入了四个长链烷基。此外，可变温度测量结果表明，随着温度的升高，复合物的电子传递速率会急剧增加。此外，尽管具有中心对称性的复合物（空间群P-1），但它表现出强大的第二次谐波产生（SHG），这表明中央金属的电子转移会诱导自发极化。此外，当使用铁电测试仪（P-E测量）评估铁电特性时，在液晶状态下观察到极化滞后，并发现该复合物表现出铁电特性。一系列研究结果为分子铁电概念的发展提供了有用的见解。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Crystal Structures and Spin crossover of Iron(III) Cocrystal Formed via Halogen Bonding

卤素键形成的铁(III)共晶的晶体结构和自旋交叉

DOI：
10.1246/cl.210101
发表时间：
2021
期刊：
Chemistry Letters
影响因子：
1.6
作者：
Zenno Hikaru;Akiyoshi Ryohei;Nakamura Masaaki;Sekine Yoshitiro;Hayami Shinya
通讯作者：
Hayami Shinya

Spin crossover phenomena in long chain alkylated complexes

DOI：
10.1039/d1dt00004g
发表时间：
2021-04-21
期刊：
DALTON TRANSACTIONS
影响因子：
4
作者：
Akiyoshi, Ryohei;Ohtani, Ryo;Hayami, Shinya
通讯作者：
Hayami, Shinya

Orbital Angular Momentum Crossover in 1-D High Spin Cobalt(II) Complex

DOI：
10.1246/cl.200395
发表时间：
2020-06
期刊：
Chemistry Letters
影响因子：
1.6
作者：
Hikaru Zenno;Ryohei Akiyoshi;Masaaki Nakamura;G. G. Morgan-G.;S. Hayami
通讯作者：
Hikaru Zenno;Ryohei Akiyoshi;Masaaki Nakamura;G. G. Morgan-G.;S. Hayami

Ferroelectricity in Mixed-Valence Biferrocenium Salts

混合价二茂铁盐中的铁电性

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryohei Akiyoshi;Masaaki Nakamura;Shinya Hayami
通讯作者：
Shinya Hayami

Double-layered honeycomb architectures constructed via hierarchical self-assembly of hexagonal spin crossover cobalt(ii) metallacycles

通过六方自旋交叉钴(ii)金属环的分层自组装构建双层蜂窝结构

DOI：
10.1039/d0cc02628j
发表时间：
2020
期刊：
Chemical Communications
影响因子：
4.9
作者：
Akiyoshi Ryohei;Kuroiwa Keita;Sakuragi Mina;Yoshimoto Soichiro;Ohtani Ryo;Nakamura Masaaki;Lindoy Leonard F.;Hayami Shinya
通讯作者：
Hayami Shinya