理学部化学科

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錯体化学教室

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研究室紹介

「錯体」とは、金属のイオンに配位子とよばれる分子が結合した化合物の総称です。金属と配位子の組み合わせは無限にあり、その組み合わせの違いから様々な分子機能(光、磁気、電気伝導性、触媒など)を発揮します。錯体は生命反応の中心にもなっており、我々の体の中でも非常に重要な働きをしています。美しく、非常に多彩な色を示すのもその特徴です。錯体化学教室では様々な構造の分子をデザインし、分子の機能を調節したり新しい物性の開拓を行なっています。
また、金属錯体が示す磁気物性に注目した研究を行なっています。錯体分子(低次元構造体)ならではの興味深い磁性に焦点を当て、新規分子磁性体の設計と合成、新しい磁気物性開拓を目指しています。

研究内容

・新しい機能・物性を持つ超分子錯体化合物の開発とその特性評価 (北澤)

当教室でのメインテーマの一つは、「スピンクロスオーバー錯体」です。超分子化学と配位空間を融合した新しいスピンクロスオーバー錯体の研究分野の確立をめざし、実用化に一歩でも近づく超分子錯体スピンクロスオーバー化合物の合成を目指しています。これまでに、2次元構造を有する超分子スピンクロスオーバー化合物Fe(py)2Ni(CN)4合成に成功しており、さらに関連錯体の磁気挙動について研究を続けています。それらのスピンクロスオーバー化合物の低温での単結晶構造解析を試みると同時に、主にSQUIDを用いて磁気挙動の測定を行い,配位空間の次元性とスピンクロスオーバー挙動との相関を明らかにすることを目的に研究を進めています。
また、八面体6配位と平面4配位の構築単位が連結した超分子構造を持つスピンクロスオーバー錯体から発展し、[Ag(CN)2]-や[Au(CN)2]-のような直線2配位の構築単位を新たに導入することにより新規な超分子配位ポリマー構造の構築をめざすとともに、銀や金に由来する新しい光学的特性を持つスピンクロスオーバー挙動の発現を目指しています。
アクチノイド金属イオンやランタノイド金属イオンに関する錯体化学の展開もはかっていきたいと考えています。アクチノイド錯体については、今後世界的にもますます重要な研究分野になっていくでしょう。
研究内容に関連するキーワードは、「スピンクロスオーバー錯体」、「磁性錯体」、「ミネラロミメティク化学」、「シアン化カドミウム包接体」、「磁化率」、「結晶場」、「光誘起相転移」、「バックエンド化学」、「ウラン錯体」、「超分子化学」、「ホストーゲスト相互作用」です。

・分子で磁石を創る! (加知)
 「遅い磁化緩和を示す分子磁性体の合成研究」

金属錯体から構成される新しい分子磁性体を創製し、その磁化のダイナミクスに焦点を当てて研究を行なっています。
遅い磁化緩和を示す化合物の一つに、「単分子磁石」があります。単独の磁性分子が、あたかも磁石のように振舞うという磁石の概念を変える化合物群です。単分子磁石の磁性は、分子の強い一軸性の磁気異方性を基にしており、分子サイズ(ナノサイズ)ならではの量子性も観測されます。この小さな磁石が示す特徴的な磁化のダイナミクスを、どのように制御できるのか、様々な分子設計・合成から研究しています。磁性を変換するために、分子間の相互作用の制御に注目しています。分子環境を変える一つの方法として、多孔性化合物の空孔に単分子磁石を配列する方法を開発中です。多孔性化合物の空孔は、分子レベルでは非常に特殊な空間であり、これまでにない新しい磁性が観測できる可能性が大いにあります。
金属錯体では、金属イオンと多様な有機配位子との組み合わせは無限にあり、様々な構造体構築が自在にできる利点があります。単分子磁石から構造を発展させ、1次元~3次元のネットワーク構造の化合物を設計・合成し、磁化の緩和現象がどのように変遷していくかを研究しています。

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