絶縁体のポリオキソメタレートを白金多核錯体でつなぎ、半導体化に成功：研究開発の最前線

岐阜大学は、絶縁体のポリオキソメタレートを白金多核錯体でつなぎ、電子的に相互作用させることで、電気を流すことに成功した。相互作用により作成した非局在電子の伝導パスは、電気伝導性が向上している。

[MONOist]

　岐阜大学は2024年8月8日、絶縁体のポリオキソメタレート（POM）を白金多核錯体でつなぎ、電子的に相互作用させることで、電気を流すことに成功したと発表した。東京大学との共同研究による成果で、相互作用により作成した非局在電子の伝導パスは、電気伝導性が向上し、導電率10⁻⁶Scm^-1の半導体になることが分かった。

基板上でPOMが白金多核錯体でつながれ、電気が流れていることを表している図 出所：岐阜大学

　POMは、固体酸化物を抜き出した分子で、高原子価の金属が酸素で連結した多核金属錯体でもある。絶縁体のため、電気伝導性が低く、電気をほとんど通さないという性質を持つ。

　研究では、POMを一次元状の白金多核錯体と混ぜることで、両者が交互に並んだ集積体となり、通電するパスを形成することを発見した。具体的には、Keggin型の｛PMo₁₂｝³⁻と白金四核錯体の｛Pt₄｝^4＋を混合したところ、−｛PMo₁₂｝−｛Pt₄｝−のように交互に並んだ一次元集積体が得られた。｛PMo₁₂｝中の架橋酸素p軌道と｛Pt₄｝中の白金dz²軌道は、距離3.42Aで近接し、−｛PMo（＋5.83）₁₂｝−｛Pt（+2.25）₄｝−の混合原子価状態となった。常温の導電率は1.0×10⁻⁸S/cmで、0.60eVの活性化エネルギーを持つ半導体になることが確認できた。

絶縁体のPOMを白金多核錯体でつなぎぎ、半導体にする模式図［クリックで拡大］ 出所：岐阜大学

　POMは負電荷により還元しやすく、一次元状の白金多核錯体はPOMと正電荷を持ち、酸化しやすい。この2つは相性よく会合し、相互に酸化還元して混合原子価状態となり、集積化することが分かった。

　例えば、Keggin型の｛PMo₁₂｝³⁻と白金−パラジウム三核錯体の｛Pt₂Pd｝^2＋を混ぜると、−｛PMo（＋6）₁₂｝−｛Pt₂Pd（＋2.33）｝−となり、Dawson型の｛P₂Mo₁₈｝⁶⁻と白金四核錯体の｛Pt₄｝^4＋を混合すると、−｛P₂Mo（＋6）₁₈｝−｛Pt（＋2.25）₄｝−となる。常温時の導電率はそれぞれ7.0×10⁻⁸S/cm、3.0×10⁻⁷S/cmで、電気がより流れやすくなることも分かった。また、光学バンドギャップは0.6〜1.2eVで、近赤外光を多く吸収することも判明した。

3種類の集積体の結晶構造［クリックで拡大］ 出所：岐阜大学

　さまざまな派生体のあるPOMと、種類が豊富な一次元状の白金多核錯体を組み合わせることで、多様な集積体を作製可能になる。今後、バンドギャップ制御や高伝導体、電池や触媒への応用が期待される。

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