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

具有金属导电性的多孔配位聚合物的合成及其物理性能的探索

基本信息

批准号：
21J15062
负责人：
森山隼人
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21J15062/
关键词：
多核金属錯体電子伝導性

项目摘要

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。

可以通过适当设计骨骼的组件来给出称为金属有机结构（MOF）的多孔材料。特别是，电子传导性MOF作为下一代材料引起人们的注意，并注视着在多孔电子设备中应用，但主要的挑战是为通常是绝缘子的MOF形成有效的电子传导路径。在这项研究中，我们专注于一维卤素桥接的夹核金属复合物（MMX链复合物），它们表现出金属电导率，在D-Electron络合物中异常表现出来。 By introducing excess coordination sites into the dithiocarboxylate ligand portion of the MMX-chain complex having an electron conduction path in the one-dimensional chain direction, and connecting the MMX-chain complexes through coordination bonds with metal ions, we aimed to synthesize a three-dimensional structure (MMX-MOF) in which porous and electron conductivity coexisted, and searching for their physical 特性。在研究直到上一年的研究中，申请人将新型的MMX链复合物与环己二硫代苯基甲基酯配体合成，其中引入了甲基酯基作为剩余配位位点。此外，通过单晶体X射线结构分析和电导率和磁敏感性测量以及电子状态和引入的取代基的效果，详细讨论了导电一维链结构。今年，我们建立了第一种系统的系统方法，用于合成各种脂族二硫代羧酸盐配体，其中将甲基酯和羧基作为剩余配位位点引入。此外，合成了一种新型的MMX链复合物，其中含有二硫代丙酸酯配体，并合成了甲基酯基团的甲基酯基团，并且通过单晶X射线结构分析和电导率测量得出了类似的导电一维链结构。这项研究是将一组MMX链复合物与配体部分相关的取代基合成的第一个例子，可以说这项研究具有很大的影响，因为它已经找到了在低维电子系统中引入取代基的指南。