ガスの吸脱着をバイアスとした分子運動と強誘電物性の融合システムの開発

使用气体吸附和解吸作为偏置，开发结合分子运动和铁电特性的系统

基本信息

批准号：
13J09150
负责人：
高橋仁徳
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ガスの吸脱着をバイアスとした分子運動と強誘電物性の融合システムの開発にかかわる新たな分子設計を見出すことを目的とし、配位子間の水素結合によって一次元鎖を形成する単核Cu錯体を研究対象とした。ベンゾアート誘導体配位子(RBA)の置換基による分子間相互作用の設計によって1) 極性結晶化による第二次高調波発生（SHG）の応答が可能な錯体結晶および、2) 配位子による分子運動が可能な錯体結晶の作製が可能であると着想し、各種実験を行った。1）単結晶X線結晶構造解析より、隣接するRBAの酸素原子とH2O配位子間で分子間水素結合による極性1次元鎖構造の形成が確認された。鎖間はpyridineの水素原子とRBAの酸素原子間の弱い水素結合相互作用により、2次元レイヤー構造を形成していた。さらに、レイヤー同士の双極子モーメントが同じ向きに並行にパッキングする場合に、極性結晶が出現した。RBAの置換基の設計は極性レイヤー間の分子間相互作用の制御を可能とし、比較的強い分子間相互作用が極性配列を安定化させた。4つの極性結晶のSHG強度は、グラニュー糖比で約0.7程度であった。2）フッ素基をRBAの置換基として有する3種類の単核Cu錯体結晶に対して、示差走査熱量測定および転移前後におけるX線回折パターンの変化を検討し、構造相転移を示すことを明らかにした。転移前後での結晶構造解析からRBAの芳香環の配向が揺らいでおり、特に置換基が3,4-F2の結晶は3-位のF基が秩序－無秩序型の構造変化を示した。誘電率e1の温度－周波数依存性測定で、R = 3,4-F2の結晶のみ相転移後の誘電率e1の上昇がみられ、構造変化と対応していた。R = 3,4-F2の結晶では4-位のF基による双極子―双極子相互作用が有効に働き、分子運動を可能とする分子配列を実現したと考えられる。

该研究的主题是通过配体之间的氢键形成一维链的单核铜配合物，旨在发现与结合气体吸附和解吸偏向的分子运动以及铁电特性的系统开发相关的新分子设计。。通过苯甲酸酯衍生物配体 (RBA) 的取代基设计分子间相互作用，我们创建了 1) 能够通过极性结晶响应二次谐波产生 (SHG) 的复杂晶体，以及 2) 我们提出了这样的想法：创建允许分子运动的复杂晶体，并进行各种实验。 1）单晶X射线晶体结构分析证实，由于相邻RBA氧原子和H2O配体之间的分子间氢键，形成了极性一维链结构。由于吡啶的氢原子和RBA的氧原子之间的弱氢键相互作用，在链之间形成了二维层状结构。此外，当层的偶极矩沿同一方向平行排列时，就会出现极性晶体。 RBA取代基的设计可以控制极性层之间的分子间相互作用，并且相对较强的分子间相互作用稳定了极性排列。四种极性晶体的SHG强度以砂糖比计约为0.7。 2）我们研究了三种以氟基团作为RBA取代基的单核铜配合物晶体的差示扫描量热法和转变前后X射线衍射图的变化，并揭示了它们表现出结构相变。转变前后的晶体结构分析表明，RBA芳环取向不稳定，特别是带有3,4-F2取代基的晶体中，3位F基团呈现有序无序状态。结构性变化。介电常数 e1 的温度-频率依赖性测量表明，只有 R = 3,4-F2 晶体在相变后表现出介电常数 e1 的增加，这对应于结构变化。在 R = 3,4-F2 晶体中，由于 4 位 F 基团而产生的偶极-偶极相互作用被认为有效发挥作用，从而产生能够实现分子运动的分子排列。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Vapour Chemisorptions, Structural Changes, and Magnetic Properties of Copper(II) Complex

铜(II)配合物的蒸气化学吸附、结构变化和磁性

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kiyonori Takahashi;Norihisa Hoshino;Shin-ichiro Noro;Takayoshi Nakamura;and Tomoyuki Akutagawa
通讯作者：
and Tomoyuki Akutagawa

Relationship between Gas Adsorption and Structural Flexibility of [Cu(II)2(p-XBenzoate)4(pyrazine)]n (X = Br, or I) Polymers by Hirshfeld Surface Analyses

通过 Hirshfeld 表面分析研究 [Cu(II)2(p-XBenzoate)4(pyrazine)]n (X = Br, or I) 聚合物的气体吸附与结构柔韧性之间的关系

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kiyonori Takahashi;Norihisa Hoshino;Shin-ichiro Noro;Takayoshi Nakamura;Tomoyuki Akutagawa
通讯作者：
Tomoyuki Akutagawa

Hirshfeld表面解析を用いた一次元鎖状Paddle-wheel型Cu(II)錯体のガス吸着特性と分子間相互作用の相関評価

使用赫什菲尔德表面分析评估一维链式桨轮 Cu(II) 配合物的气体吸附特性和分子间相互作用

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
高橋仁徳;星野哲久;野呂真一郎;中村貴義;芥川智行
通讯作者：
芥川智行

一次元鎖型配位高分子錯体を用いた構造柔軟性とガス吸着特性の制御

使用一维链配位聚合物复合物控制结构灵活性和气体吸附性能

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Manami Endo;Yuta Nakane;Kiyonori Takahashi;Norihisa Hoshino;Takashi Takeda;Shin-ichiro Noro;Takayoshi Nakamura;and Tomoyuki Akutagawa;高橋仁徳
通讯作者：
高橋仁徳

Crystal Structures and Gas Adsorption-Desorption Properties of Paddle-Wheel Type Copper(II) Complexes with Bulky Benzoate Ligands

大体积苯甲酸酯配体桨轮型铜(II)配合物的晶体结构和气体吸附-解吸性能

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kiyonori Takahashi;Norihisa Hoshino;Shin-ichiro Noro;Takayoshi Nakamura;and Tomoyuki Akutagawa
通讯作者：
and Tomoyuki Akutagawa