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動的イオン場を介した電子物性制御

研究報告コード R030000190
掲載日 2005年2月22日
研究者
  • 芥川 智行
研究者所属機関
  • 北海道大学電子科学研究所
研究機関
  • 北海道大学
報告名称 動的イオン場を介した電子物性制御
報告概要 電荷移動錯体中に、”動的イオン場”と呼ぶ、超分子化学の手法から設計された機能ユニットを導入し、新規なπ-電子物性の制御系を開発する事を研究目的とした。電荷移動錯体では、部分酸化されたπ-共役平面分子が1 次元的に積層する事でπ-バンドを形成し、導電機能を発現する。また、積層様式や電子相関の効果により、π-電子スピンが結晶中で孤立し、磁性機能を発現する事も可能である。一方、2 次電池や燃料電池中に存在する固体電解質中では、イオンやプロトン粒子が超イオン伝導体として固体中で運動している。本研究で着目した“動的イオン場”とは、固体中でイオンやプロトンの運動・認識を実現するデザインされた場を意味する。動的イオン場と電子機能を担うπ-電子系を共存させる事で、電子—イオン(プロトン)連動性に起因する、新規な物性制御系の構築を目指した。電子とイオン(プロトン)の連動現象は、生体エネルギー変換に於ける基本的な情報伝達過程として重要である。しかしながら、電子材料や固体物性の観点から、電子—イオン(プロトン)連動性の物質設計・物性制御系への展開についての明快なアプローチは存在しない。本研究では、その実現の為にイオンチャンネル・超分子構造・水素結合を利用した“動的イオン場”の設計を分子錯体系で実現し、その構造構築・電子物性評価・ナノスケール化に関する検討を試みた。
画像

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研究分野
  • 分子化合物の結晶構造
  • 非金属化合物に見られる電子伝導
関連発表論文 (1) Crystal Structures and Optical Properties of Cation Radical Salts of Tetrathiafulvalene Trisannulated Macrocycle, T. Akutagawa, Y. Abe, T. Hasegawa, T. Nakamura, T. Inabe, K. Sugiura, Y. Sakata, C.A. Christensen, J. Lau, J. Becher, J. Mater. Chem., 9, 2737 (1999).
(2) [Ni(dmit)2] Salts with Supramolecular Cation Structure, T. Akutagawa, T. Nakamura, Coord. Chem. Rev., 198, 297 (2000).
(3) One-dimensional Antiferromagnetic Chain in [Ni(dmit)2]- Salts of [K+ or Rb+(4,13-diaza-18-crown-6)] Supramolecular Cation, N. Takamatsu, T. Akutagawa, T. Hasegawa, T. Nakamura, T. Inabe, W. Fujita, K. Awaga, Inorg. Chem., 39, 870-871 (2000).
(4) Tuning of Intramolecular π-π Overlap Mode of Tetrathiafulvalene Bisannulated Macrocycles in the Open-shell Electronic State, T. Akutagawa, Y. Abe, T. Hasegawa, T. Nakamura, T. Inabe, C.A. Christensen, J. Becher, Chem Lett, 132 (2000).
(5) M+(12-crown-4) Supramolecular Cations (M+=Na+, K+, Rb+, and NH4+) within Ni(dmit)2 Molecular Conductor, T. Akutagawa, T. Hasegawa, T. Nakamura, S. Takeda, T. Inabe, K. Sugiura, Y. Sakata, A.E. Underhill, Inorg. Chem. 39, 2645 (2000).
(6) Co2+(15-crown-5) magnetic supramolecular cation in [Ni(dmit)2]- π-spin system, T. Akutagawa, S. Nishihara, N. Takamatsu, T. Hasegawa, T. Nakamura, T. Inabe, J. Phys. Chem. Sect. B, 104, 5871 (2000).
(7) Diversity in the π-spin arrangement of [Ni(dmit)2] anions in divalent Ca2+(crown ether) supramolecular cation salts, T. Akutagawa, N. Takamatsu, K. Shitagami, T. Hasegawa, T. Nakamura, T. Inabe, W. Fujita, K. Awaga, J. Mater. Chem., 11, 2118 (2001).
(8) Ionic channel structures in (M+)x(18-crown-6)[Ni(dmit)2]2 molecular conductors, T. Akutagawa, T. Hasegawa, T. Nakamura, S. Takeda, T. Inabe, K. Sugiura, Y. Sakata, A.E. Underhill, Chem. Eur. J., in the press (2001).
研究制度
  • さきがけ研究21 「状態と変革」領域
研究報告資料
  • 芥川 智行. 動的イオン場を介した電子物性制御. 「さきがけ研究21」研究報告会 「状態と変革」領域 第2期研究者 講演要旨集(研究期間:1998-2001),2001. p.2 - 3.

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