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Phase transitions and polymerization of C$$_{6}$$H$$_{6}$$-C$$_{6}$$F$$_{6}$$ cocrystal under extreme conditions

C$$_{6}$$H$$_{6}$$-C$$_{6}$$F$$_{6}$$共結晶の極限環境下での相転移と重合

Wang, Y.*; Wang, L.*; Zheng, H.*; Li, K.*; Andrzejewski, M.*; 服部 高典   ; 佐野 亜沙美   ; Katrusiak, A.*; Meng, Y.*; Liao, F.*; Hong, F.*; Mao, H.-K.*

Wang, Y.*; Wang, L.*; Zheng, H.*; Li, K.*; Andrzejewski, M.*; Hattori, Takanori; Sano, Asami; Katrusiak, A.*; Meng, Y.*; Liao, F.*; Hong, F.*; Mao, H.-K.*

芳香族分子を加圧重合(PIP)すると飽和炭素ナノ構造を作ることができる。強く$$pi$$-$$pi$$結合した積層ユニットとしてC$$_{6}$$H$$_{6}$$-C$$_{6}$$F$$_{6}$$不可物は超分子化学に広く適用され、PIPのよい事前構造体を提供する。本研究では、高圧下におけるC$$_{6}$$H$$_{6}$$-C$$_{6}$$F$$_{6}$$共結晶の構造変化とその後のPIPプロセスを調べた。ラマン分光、IR、シンクロトロンX線および中性子回折によって、4つの新しい分子複合体相V、VI、VIIおよびVIIIが同定され、特徴づけられた。V相は、低温で観察される相とは異なり、傾斜した柱状構造を有する。VI相およびVII相は、V相と類似の構造を有する。VIII相は、触媒なしで25GPa以上で不可逆的に重合し、sp$$^{3}$$(CH/F)$$_{n}$$物質を生成する。$$pi$$-$$pi$$の相互作用は、0.5GPa以下でも依然として支配的であるが、さらに高圧下では過度に進行する。この現象は、超分子相転移および重合プロセスを議論するために重要である。

Pressure-induced polymerization (PIP) of aromatic molecules can generate saturated carbon nanostructures. As a strongly interacted $$pi$$-$$pi$$ stacking unit, the C$$_{6}$$H$$_{6}$$-C$$_{6}$$F$$_{6}$$ adduct is widely applied in supramolecular chemistry, and it provides a good preorganization for the PIP. Here we investigated the structural variation of C$$_{6}$$H$$_{6}$$-C$$_{6}$$F$$_{6}$$ cocrystal and the subsequent PIP process under high pressure. Four new molecular-complex phases V, VI, VII, and VIII have been identified and characterized by the in situ Raman, IR, synchrotron X-ray, and neutron diffraction. The phase V is different from the phases observed at low temperature, which has a tilted column structure. Phases VI and VII have a structure similar to phase V. Phase VIII polymerizes irreversibly upon compression above 25 GPa without any catalyst, producing sp$$^{3}$$(CH/F)$$_{n}$$ materials. The $$pi$$-$$pi$$ interaction is still dominant below 0.5 GPa but is most likely to be overstepped under further compression, which is important for discussing the supramolecular phase transition and the polymerization process.

発表言語

 :

English

掲載資料名

 :

Journal of Physical Chemistry C

巻

 :

120

号

 :

51

ページ数

 :

p.29510 - 29519

発行年月

 :

2016/12

発表会議名

 :

開催年月

 :

開催都市

 :

開催国

 :

キーワード

 :

C$$_{6}$$H$$_{6}$$-C$$_{6}$$F$$_{6}$$; 高圧; 重合

特許データ

 :

PDF

 :


論文URL

 :

https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b11245

研究データの公開先DOI

 :

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使用施設

 :

J-PARC物質・生命科学実験施設  

広報プレスリリース

 :

論文解説記事
(成果普及情報誌)

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受委託・共同研究相手機関

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Access

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- Accesses

InCites™

 :

パーセンタイル：62.61

分野：Chemistry, Physical

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