Establishment of a novel carrier doping method for molecular crystals and precise electronic state control

分子晶体新型载流子掺杂方法的建立及精确电子态控制

基本信息

批准号：
22KJ2334
负责人：
眞邉潤
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2334/
关键词：
イオン交換クラウンエーテル単結晶X線構造解析電気伝導性

项目摘要

【研究目的】本研究では、イオン交換機能を利用したキャリア量制御法の開発を目指す。対象物質として、クラウンエーテルによって形成されるイオンチャネル構造と、局在電子系を形成する[Ni(dmit)2]が共存した結晶Li2([18]crown-6)3[Ni(dmit)2]2 (Li塩)を用いる。このLi塩を金属イオンが含まれた水溶液中に浸すと、結晶内のLi＋と水溶液中の金属イオンが交換される。この機能を利用してCa2＋イオンと電子受容性のCu2＋イオンを同時に交換することで、結晶に注入するキャリア量の制御を行う。【実施計画と成果】本年度は、Ca2+イオン交換後の結晶に対する単結晶X線構造解析やイオン交換機構の検討及び、Ca2+イオンとCu2+イオンの同時交換とその元素分析・電気伝導性評価を目指した。まず、Li塩をCa2+イオンを含む水溶液中に浸したイオン交換後の結晶（Ca塩）について単結晶X線構造解析を行った。その結果、Ca塩の超分子カチオンユニット中のクラウンエーテルの数は、Li塩に比べて減少しており、このイオン交換ではLi+イオンだけでなく結晶中のクラウンエーテルも水溶液中へ放出されることが明らかになった。また、Ca2+イオンと等量程度のクラウンエーテルが含まれた水溶液中にLi塩を浸してもイオン交換は進行しないことから、水溶液中の過剰なクラウンエーテルがイオン交換に影響を及ぼすことを明らかにした。次いで、Ca2+イオンとCu2+イオンの濃度比を調製した水溶液を用いてイオン交換を行った。この際、結晶中にCa2+イオンとCu2+イオンが同時に導入されることで、結晶中のキャリア量を制御できる。実際に交換を行った試料に対してEPMA測定を行った結果、両イオンが結晶中に導入されることが明らかになった。さらに、交換後の結晶の室温抵抗率は、Li塩に比べて6桁も低下することを確認した。

[研究目的] 在本研究中，我们的目标是开发一种利用离子交换功能的载流子量控制方法。目标材料是晶体Li2([18]crown-6)3[Ni(dmit)2]，其中由冠醚形成的离子通道结构和形成局域电子系统的[Ni(dmit)2]共存2(。使用锂盐）。当将该Li盐浸入含有金属离子的水溶液中时，晶体内部的Li+与水溶液中的金属离子进行交换。利用这一功能，可以通过同时交换Ca2+离子和电子接受Cu2+离子来控制注入晶体的载流子数量。【实施计划及结果】今年，我们的目标是分析Ca2+离子交换后晶体的单晶X射线结构，考察离子交换机理，同时交换Ca2+离子和Cu2+离子，并对它们的元素分析进行评估和电导率。首先，对浸渍在含有Ca 2+ 离子的水溶液中的Li盐的离子交换晶体(Ca盐)进行单晶X射线结构分析。结果，与Li盐相比，Ca盐的超分子阳离子单元中的冠醚数量减少，并且在该离子交换中，不仅Li + 离子而且晶体中的冠醚也被释放到水溶液中。变得清晰。此外，即使将Li盐浸入含有与Ca 2+ 离子大致相同量的冠醚的水溶液中，离子交换也不会进行，这表明水溶液中过量的冠醚影响了离子交换。接下来，使用调整了Ca 2+ 离子和Cu 2+ 离子的浓度比的水溶液进行离子交换。此时，可以通过向晶体中同时引入Ca 2+ 离子和Cu 2+ 离子来控制晶体中载流子的量。对实际进行交换的样品进行 EPMA 测量，结果表明两种离子都被引入到晶体中。此外，经证实，置换后晶体的室温电阻率比锂盐低六个数量级。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Capture and release of ions and molecules through an ion exchange function based on a supramolecular cation system

通过基于超分子阳离子系统的离子交换功能捕获和释放离子和分子

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Jun Manabe;Sadafumi Nishohara
通讯作者：
Sadafumi Nishohara

Development of capture and release of ions and molecules in Ni(dmit)2 crystals responding to the solution environment

Ni(dmit)2 晶体中离子和分子的捕获和释放对溶液环境的响应的发展

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Jun Manabe;Mizuki Ito;Katsuya Ichihashi;Daisuke Konno;Masaru Fujibayashi;Goulven Cosquer;Katsuya Inoue;Tomoyuki Akutagawa;Kiyonori Takahashi;Takayoshi Nakamura;Sadafumi Nishihara
通讯作者：
Sadafumi Nishihara

Capture and release of ion and molecule using ion channel structure in Ni(dmit)2 single crystal

利用Ni(dmit)2单晶中的离子通道结构捕获和释放离子和分子

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Jun Manabe;Mizuki Ito;Katsuya Ichihashi;Daisuke Konno;Masaru Fujibayashi;Goulven Cosquer;Katsuya Inoue;Tomoyuki Akutagawa;Takayoshi Nakamura;Sadafumi Nishihara
通讯作者：
Sadafumi Nishihara

[18]crown-6イオンチャネル構造を有する[Ni(dmit)2]塩の固相イオン・分子交換機能の開拓

[18]冠6离子通道结构[Ni(dmit)2]盐固相离子/分子交换功能的开发